具備搬運工件的機器人的機器人系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供機器人系統(tǒng)，其具備取得工件的位置信息的三維測定機、具備能夠保持工件的工具的機器人以及控制機器人的控制裝置。在控制裝置，儲存關(guān)聯(lián)工件的位置信息與工件的重心位置的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。對于取出動作的對象的工件而言，基于由三維測定機取得的位置信息和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，推斷其重心位置。控制裝置根據(jù)推斷出的重心位置，決定工件的保持位置、取出方向以及工具的位置以及姿勢中的至少一個。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及具備用于取出工件并且對取出的工件進行搬運的機器人的機器人系 統(tǒng)。 具備搬運工件的機器人的機器人系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 公知有具備機器人的系統(tǒng)，該機器人用于利用工具取出如散裝于容器的工件那樣 未置于規(guī)定的位置的工件、并且將取出的工件搬運至規(guī)定的位置。這樣的機器人系統(tǒng)中，在 未正確地識別應(yīng)取出的工件的位置以及姿勢的情況下，由于工件的位置以及姿勢不定，所 以當用工具保持工件時，工件與工具之間的位置關(guān)系不確定。更具體而言，在適當?shù)乇３?工件、或保持散裝的工件上的某個容易取出的部分的情況等下，由工具保持的工件的部位 每次變化。另外，由工具保持后的工件相對于工具的姿勢也同樣地每次變化。這樣的情況 下，并且在即使識別了工件的位置以及姿勢也不清楚工件的重心位置的情況下，在保持工 件時，無法將工具與工件的重心位置的位置關(guān)系設(shè)為所希望的位置關(guān)系。
[0003] 因此，有在處于遠離工件的重心的位置的部位上保持工件、或以不穩(wěn)定的姿勢保 持工件的情況。在這樣的情況下，由于工件未被穩(wěn)定地保持，所以由工具保持的工件的部位 相對地移動而使保持狀態(tài)在搬運過程中變化、或工件在搬運過程中落下而使周圍的裝置損 傷，由此不僅使系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)中斷，也會給周圍的作業(yè)者帶來危險。
[0004] 在JP - A - 2011 - 183537中，公開了檢查工件的保持狀態(tài)而根據(jù)需要以其它的 姿勢重新保持工件。JP - A - 5 - 241626、JP - A - 2004 - 249391、以及 JP - A - 2011 - 201007中，公開了利用視覺傳感器等來修正工件相對于工具的姿勢。JP - B - 3300682中， 公開了如下內(nèi)容，即、預先使從多個方向取得的工件的圖像數(shù)據(jù)和示教模式相關(guān)聯(lián)，并且預 先使機器人以及工件之間的相對方向的信息和示教模式的相互關(guān)系相關(guān)聯(lián)，從而在取出工 件時根據(jù)適當?shù)氖窘棠Ｊ?，來決定機器人的動作。JP - B - 3925020中，公開了當工件的取 出失敗了時控制機器人的動作以使工件向箱的中央靠近。JP - A - 2000 - 263481中，公 開了在取出工件時若檢測到異常則中斷取出工序而使機器人退避。JP - A - 5 - 116081、 JP - A - 2012 - 40634、以及JP - A - 7 - 205075中，公開了以補償重力對作用于工具 與工件之間的力的影響的目的來計算工件的重量以及重心位置、重力方向的方法。
[0005] 上述的公知的相關(guān)技術(shù)中，在工件的保持狀態(tài)不穩(wěn)定的情況下，由于要求追加用 于重新保持工件的工序，所以導致周期時間的增大。因此，期望穩(wěn)定地取出工件以便在取出 后不需要重新保持工件的機器人系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)本申請的第一個發(fā)明，提供一種機器人系統(tǒng)，取出并搬運放置在三維空間的 工件，其特征在于，具備：三維測定機，其測定上述工件的表面位置、并取得上述工件的表面 上的多個點在三維空間內(nèi)的位置信息；機器人，其能夠根據(jù)指定的位置以及姿勢而動作； 工具，其安裝在上述機器人的前端部且能夠保持上述工件；力測量部，其對當由上述工具保 持了上述工件時上述工件作用于上述工具的力進行測量；以及控制裝置，其控制上述機器 人，上述控制裝置具備：工件確定部，其基于由上述三維測定機取得的上述多個點的位置信 息，對要取出的工件以及該工件的位置以及姿勢進行確定；取出位置姿勢決定部，其決定上 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勢，以便取出由上述工 件確定部確定的上述工件；重心位置計算部，其基于在保持有上述工件的機器人的多個姿 勢下由上述力測量部測量的力數(shù)據(jù)，對由上述工具保持的狀態(tài)下的上述工件的重心位置進 行計算；關(guān)聯(lián)部，其對于由上述工具保持的狀態(tài)下的上述工件，關(guān)聯(lián)由上述三維測定機取得 的該工件的位置信息與由上述重心位置計算部計算的該工件的重心位置；關(guān)聯(lián)存儲部，其 存儲上述關(guān)聯(lián)部的關(guān)聯(lián)的結(jié)果；以及重心位置推斷部，其基于由上述關(guān)聯(lián)存儲部存儲的關(guān) 聯(lián)的結(jié)果，對由上述工件確定部確定的上述工件的重心位置進行推斷，上述取出位置姿勢 決定部形成為，基于由上述重心位置推斷部推斷的上述工件的重心位置，決定當取出由上 述工件確定部確定的上述工件時的上述工件的保持位置、上述工件的取出方向以及上述工 具的位置及姿勢中的至少一個。
[0007] 根據(jù)本申請的第二個發(fā)明，在第一個發(fā)明的機器人系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，上述取出位置 姿勢決定部形成為，基于由上述重心位置推斷部推斷的上述工件的重心位置，決定上述工 件的保持位置，并且，在能夠保持上述工件的上述工件的保持位置中，將從位于距離由上述 重心位置推斷部推斷的上述工件的重心位置最短的保持位置至規(guī)定閾值的范圍內(nèi)所包括 的保持位置決定為上述工件的實際的保持位置。
[0008] 根據(jù)本申請的第三個發(fā)明，在第一個發(fā)明的機器人系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，上述取出位置 姿勢決定部形成為，基于由上述重心位置推斷部推斷的上述工件的重心位置，決定上述工 件的保持位置，并且，在能夠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時的上述工具的姿勢，決定上述工件的實 際的保持位置。
[0009] 根據(jù)本申請的第四個發(fā)明，在第一個發(fā)明的機器人系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，上述取出位置 姿勢決定部形成為，決定取出上述工件時的上述工具的位置以及姿勢，以使取出上述工件 時的移動方向與從上述重心位置朝向上述保持位置或者離開該保持位置規(guī)定距離的位置 的方向一致。
[0010] 根據(jù)本申請的第五個發(fā)明，在第一個至第四個中任一個發(fā)明的機器人系統(tǒng)的基礎(chǔ) 上，上述工件確定部形成為，在由上述取出位置姿勢決定部決定的上述保持位置或者離開 該保持位置規(guī)定距離的位置與上述重心位置之間的距離超過規(guī)定的閾值的情況下，代替地 確定其它的工件。
[0011] 根據(jù)本申請的第六個發(fā)明，在第一個至第五個中任一個發(fā)明的機器人系統(tǒng)的基礎(chǔ) 上，上述工件確定部形成為，在由上述工件確定部確定了的工件與其它的工件重疊的情況 下，在由上述取出位置姿勢決定部決定的上述工件的保持位置或者離開該保持位置規(guī)定距 離的位置與在工件彼此重合的區(qū)域中決定的某位置之間的距離為規(guī)定的閾值以下的情況 下，代替地確定其它的工件。
[0012] 根據(jù)本申請的第七個發(fā)明，在第一個至第六個中任一個發(fā)明的機器人系統(tǒng)的基礎(chǔ) 上，該機器人系統(tǒng)還具備：檢測部，其基于取出上述工件時的力數(shù)據(jù)，對在上述工件的取出 時產(chǎn)生的力的大小以及振動進行檢測；以及穩(wěn)定性判定部，其基于上述檢測部的檢測結(jié)果， 對上述工件的取出時的穩(wěn)定性進行判定，上述工件確定部形成為，基于上述穩(wěn)定性判定部 的判定結(jié)果，來對確定工件時的優(yōu)先順序進行變更。
[0013] 根據(jù)本申請的第八個發(fā)明，在第一個至第六個中任一個發(fā)明的機器人系統(tǒng)的基礎(chǔ) 上，該機器人系統(tǒng)還具備：檢測部，其基于取出上述工件時的力數(shù)據(jù)，對在上述工件的取出 時產(chǎn)生的力的大小以及振動進行檢測；以及穩(wěn)定性判定部，其基于上述檢測部的檢測結(jié)果， 對上述工件的取出時的穩(wěn)定性進行判定，上述取出位置姿勢決定部形成為，基于上述穩(wěn)定 性判定部的判定結(jié)果，對工件的保持位置、工件的取出方向或者取出工件時的上述工具的 姿勢進行變更。
[0014] 參照附圖所示出的本發(fā)明的舉例表示的實施方式的詳細說明，本發(fā)明的上述以及 其它的目的、特征以及優(yōu)點會變得更加清楚。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是表不一個實施方式的機器人系統(tǒng)的構(gòu)成例的簡圖。
[0016] 圖2是功能上表示一個實施方式的控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0017] 圖3是說明機器人的控制裝置的處理的流程圖。
[0018] 圖4是表示根據(jù)實施方式而決定的工件的保持位置的例子的圖。
[0019] 圖5是表示根據(jù)一個實施方式而決定的工件的保持位置的其它例子的圖。
[0020] 圖6是表示根據(jù)一個實施方式而決定的工件的保持位置的其它例子的圖。
[0021] 圖7是表示根據(jù)一個實施方式而取出工件的形態(tài)的圖。
[0022] 圖8是表示工件重合排列的例子的圖。
[0023] 圖9是功能上表示一個實施方式的控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0024] 圖10是表示根據(jù)一個實施方式而變更工件的保持位置以及取出方向的情況的例 子的圖。
[0025] 圖11是表示根據(jù)一個實施方式而變更工件的保持位置的情況的例子的圖。

【具體實施方式】
[0026] 以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。以下，對于力而言，只要沒有特別 規(guī)定，包括力以及力的力矩。圖1是表示一個實施方式的機器人系統(tǒng)11的構(gòu)成例的簡圖。 機器人系統(tǒng)11具備能夠根據(jù)指定的位置以及姿勢而動作的機器人40、控制機器人40的控 制裝置10、以及測定工件50的表面的三維位置的三維測定機46。機器人系統(tǒng)11中，相對 于在容器52內(nèi)散裝的工件50,利用三維測定機46對工件50上的三維點進行了測量，基于 該測量的信息，使用工具44來取出工件50并對其進行搬運。圖示的機器人40是六軸多關(guān) 節(jié)型機器人，但本發(fā)明同樣也能夠用于具有其它的形態(tài)的任意的公知機器人。機器人40的 各驅(qū)動軸由控制裝置10控制，由此機器人臂的前端能夠定位于三維空間的指定的位置?？?制裝置10具有包括CPU、ROM、RAM等的硬件結(jié)構(gòu)，并執(zhí)行后述的各種功能。
[0027] 機器人40用于將在容器52內(nèi)散裝的工件50取出并使它們依次移動至規(guī)定的位 置、例如輸送機或者作業(yè)臺（未圖示)。在機器人40的臂的前端，設(shè)有作為力測量部的六軸 的力傳感器42。在力傳感器42,安裝有具備氣壓式吸附墊的工具44。工具44形成為能夠 通過利用負壓對工件50賦予吸引力而能夠保持工件50。力傳感器42形成為，在工件50由 工具44保持的狀態(tài)下，對作用于工具44的力進行測量。
[0028] 也可以代替力傳感器42,以基于使機器人40的各關(guān)節(jié)驅(qū)動的馬達的電流值來推 斷作用于工具44的力的方式來間接地取得作用于工具44的力。另外，也可以在工具44安 裝力傳感器等，來測量作用于工具44的力。另外，在取出散裝的工件的系統(tǒng)中，安裝于機器 人40的指部的工具44與工件50或容器52的壁碰撞、接觸，或者在取出工件時勾住其它的 工件等而會增加過負荷，從而為了檢測碰撞或接觸、過負荷，會具備力測量部。這樣，以防止 碰撞、檢測過負荷、力監(jiān)視或者力控制的目的，機器人40具備力測量部的情況下，也可以代 替力傳感器42而使用該力測量部。
[0029] 工具44若能夠保持工件50則能夠具有其它的形態(tài)。例如，也可以是形成為通過 開閉兩根爪來夾持工件50的工具?；蛘?，也可以是具備相對于工件50而產(chǎn)生吸引力的電 磁鐵的工具。另外，當利用工具保持工件50時，也可以以不改變工具與工件的位置關(guān)系的 方式，以柔軟的構(gòu)造形成與工件50接觸的工具的部位，從而在與工件50接觸時其形狀柔軟 地變化。例如，也可以是具有氣壓式吸引機構(gòu)部的工件，該氣壓式吸引機構(gòu)部由彈簧或波紋 管機構(gòu)、具有多個通過空氣的孔且以柔軟的材料作成的機構(gòu)等形成，通過吸引來將工件50 拉到近旁并固定其狀態(tài)。
[0030] 如圖1所示，機器人系統(tǒng)11具備對容納于容器52的多個工件50的表面的三維位 置進行測定的三維測定機46。三維測定機46通過支承臺48而以能夠測定容器52內(nèi)的多 個工件50的方式設(shè)置于規(guī)定的位置。三維測定機46形成為能夠測定三維空間內(nèi)的多個工 件50的表面的位置即可，不限定于指定類型的測定機。例如，三維測定機46可以是利用激 光來取得三維位置信息的類型的測定機，或者也可以是通過對拍攝后的圖像數(shù)據(jù)進行圖像 處理來取得三維位置信息的類型的測定機。設(shè)置三維測定機46的形態(tài)也沒有特別限定，例 如可以固定于地板、壁等周邊的位置，也可以安裝于機器人40的機器人臂。
[0031] 三維測定機46形成為將通過對放置在容器52內(nèi)的工件50的表面上的多個三維 點的位置進行測定而獲得的工件50的三維的位置信息送向機器人40的控制裝置10。向控 制裝置10輸入的工件50的三維位置信息存儲于控制裝置10的后述的存儲部24。此時，也 可以將由三維測定機46取得的圖像數(shù)據(jù)送向控制裝置10,而在控制裝置10中計算工件50 上的三維點的位置并存儲于存儲部24。基于通過三維測定機46而取得的多個三維點的位 置信息，推斷某工件與其它的工件的邊界、工件與除此之外的物體的邊界，從而取得每個工 件的位置信息。此時，基于由上述三維點所成的面的變化、面區(qū)域是否順利地連接、三維點 的位置超過規(guī)定閾值而變化的位置、或者預先準備的工件的三維形狀等，來推斷某工件與 其它的工件的邊界、工件與除此之外的物體的邊界。相對于由三維測定機46取得的多個三 維點的位置信息進行該處理，作為工件的位置信息，取得這樣的每個工件的位置信息。工件 的位置信息是指如下位置數(shù)據(jù)，即、根據(jù)工件的表面上的多個點的位置，可知工件的存在位 置、能夠保持的位置，從而能夠推斷工件的位置以及姿勢。
[0032] 圖2是功能上表示本發(fā)明的實施方式的控制裝置10的結(jié)構(gòu)的圖。如圖示那樣，控 制裝置10具備重心位置計算部12、工件確定部14、取出位置姿勢決定部16、關(guān)聯(lián)部18、關(guān) 聯(lián)存儲部20、重心位置推斷部22、以及存儲部24。并且，也可以具備三維點計算部，該三維 點計算部基于由三維測定機46取得的圖像等數(shù)據(jù)，來計算工件50上的三維點的位置。
[0033] 重心位置計算部12構(gòu)成為，基于在機器人40的多個姿勢中由力傳感器42測量的 力數(shù)據(jù)，而計算由工具44保持的狀態(tài)下的工件50的重心位置。另外，力數(shù)據(jù)包括與力以及 力的力矩有關(guān)的數(shù)據(jù)。另外，本說明書中，只要沒有特別規(guī)定，重心位置是指質(zhì)量中心的位 置。
[0034] 關(guān)聯(lián)部18構(gòu)成為使工件50的位置信息與由重心位置計算部12計算的工件50的 重心位置相關(guān)聯(lián)。此時的工件50的位置信息與工件50的重心位置相關(guān)聯(lián)，從而在由工具 44保持的狀態(tài)下，通過三維測定機46取得。關(guān)聯(lián)部18中，取得某坐標系上的工件50的位 置信息亦即在工件50的表面上存在的三維點的分布、與工件50的重心位置的位置關(guān)系。由 此，當某種程度上獲得工件50上的三維點的分布后，基于該工件50的位置信息，根據(jù)模式 識別等公知的方法進行對照等，從而能夠推斷工件50的重心位置?；蛘?，也可以如下那樣 地相關(guān)聯(lián)、推斷。基于在工件50的表面上存在的三維點的分布和工件50的重心位置，決定 表示工件50的位置以及姿勢且以原點為重心的坐標系，使該坐標系與在工件50的表面上 存在的三維點的分布對應(yīng)。當取得工件50的某位置信息后，根據(jù)其三維點的分布計算其坐 標系的位置以及姿勢，從而推斷工件的重心位置、位置以及姿勢。關(guān)聯(lián)部18的關(guān)聯(lián)的工序 的例子將于后文敘述。關(guān)聯(lián)存儲部20構(gòu)成為對關(guān)聯(lián)部18的關(guān)聯(lián)的結(jié)果進行存儲。
[0035] 工件確定部14構(gòu)成為，基于由三維測定機46取得的工件50的表面上的多個點的 三維的位置信息，確定應(yīng)取出的工件50以及該工件50的位置以及姿勢。此處，應(yīng)取出的工 件50是指，判斷為能夠穩(wěn)定或者容易地取出的工件50。例如，將從上方能夠識別的面積較 大的工件、在放置的工件中位于較高的位置的工件、載置在其它的工件上的工件等判斷為 這樣的工件。工件確定部14所確定的工件50的位置以及姿勢信息也可以是基于能夠保持 工件50之類的工件的表面上的多個三維點的位置的大概的工件的位置以及姿勢。換句話 說，根據(jù)工件的表面上的多個點的位置，可知工件的大概的存在位置、能夠保持的位置，基 于該位置信息推斷工件的位置以及姿勢，從而能夠保持工件。工件的位置以及姿勢優(yōu)選基 于該工件的表面上的多個三維點的位置而更加正確地被推斷出。重心位置推斷部22構(gòu)成 為，相對于由工件確定部14確定了的工件50推斷工件50的重心位置。具體而言，根據(jù)表 示確定了的工件50的此時的位置信息、和工件50的位置信息與工件50的重心位置的關(guān)系 的、存儲于關(guān)聯(lián)存儲部20的關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，導出工件50的重心位置。
[0036] 取出位置姿勢決定部16構(gòu)成為決定工件的保持位置、工件的取出方向以及工具 的位置及姿勢，以便取出由工件確定部14確定了的工件50。此時，優(yōu)選考慮避免放置有工 件50的容器52與工具44的干涉。根據(jù)本實施方式，取出位置姿勢決定部16進一步基于 由重心位置推斷部22推斷的工件50的重心位置，來決定工件50的保持位置、工件的取出 方向以及工具44的位置及姿勢中的至少一個。
[0037] 本發(fā)明中，工件50相對于機器人40的保持位置以機器人40的機器人臂所設(shè)定的 控制點為基準，來表示根據(jù)規(guī)定的規(guī)則而決定的位置。即、工件50相對于機器人40的保持 位置被便利地設(shè)定。例如，工件保持位置可以是：（a) TCP (tool center point:相對于機 器人臂設(shè)定的控制點）的位置或從TCP向規(guī)定方向轉(zhuǎn)移規(guī)定量的位置；（b)工具44實際上 與工件50接觸的位置等。（b)的情況下，在存在多個工具44與工件50的接觸位置的情況 下，可以是代表上述接觸位置的位置。例如，在保持有工件50的狀態(tài)下，工具44在工件50 的面的三個位置上與工件60接觸的情況下，工件保持位置能夠設(shè)定為（bl)三個接觸位置 的代表的位置、例如上述接觸位置的中心。另外，在代替地使用使兩個爪開閉來保持工件50 的工具的情況下，工件保持位置能夠設(shè)定為：（b2)上述爪的中間；（b3)從爪的中間離開規(guī) 定量的位置；（b4)在上述爪中任一個設(shè)定的TCP的位置。
[0038] 在存儲部24,存儲機器人40所用的示教程序、動作程序、計算的工件50的重心位 置、工件50的重量、由三維測定機46獲得的工件50的三維位置信息、各種計算所需要的參 數(shù)以及計算結(jié)果等。
[0039] 圖3是說明機器人40的控制裝置10的處理的流程圖。根據(jù)本實施方式，作為開 始工件50的取出工序前的準備工序(步驟S1?S4)，取得使工件50的位置信息和工件50 的重心位置相關(guān)聯(lián)的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。
[0040] 首先，機器人40根據(jù)規(guī)定的示教程序而動作，由工具44保持工件50 (步驟S1)。 接著，重心位置計算部12起動，計算保持的工件50的重心位置(步驟S2)。通過步驟S2,求 出由工具44保持的狀態(tài)下的工件50的重心位置，求出設(shè)定于力傳感器42的坐標系上的或 者設(shè)定于機器人40的指部的坐標系上的、工件50的重心位置。在步驟S1中保持了工件50 后，使機器人40動作，使工件50的姿勢變化，此時基于由力傳感器42檢測的力數(shù)據(jù)，由重 心位置計算部12計算工件50的重心位置。
[0041] 例如 JP - A - 5 - 116081、JP - A - 2012 - 40634、以及 JP - A - 7 - 205075 中公開那樣，重心位置計算部12基于機器人40在停止時的力數(shù)據(jù)，并以重力作用的力為基 礎(chǔ)而分別計算工件50的重心位置以及重量?；蛘?，也可以基于機器人40的動作中的力數(shù) 據(jù)，以重力以及慣性力等作用的力為基礎(chǔ)，計算工件50的重心位置以及重量。在任一情況 下，均預先取得工具44的重心位置以及重量。相對于未保持工件的狀態(tài)下的工具，使用重 心位置計算部12來計算工具44的重心位置以及重量。而且，以保持有工件50的狀態(tài)下的 工具44和工件50合在一起的重心位置以及重量、預先取得的工具44的重心位置以及重量 為基礎(chǔ)，計算工件50的重心位置以及重量。此時，以從工具44和工件50雙方作用于力傳 感器42的力為基礎(chǔ)來計算重心位置，在將該值與本發(fā)明的工件的重心位置置換也能夠得 到相同的效果的情況下，為簡單也可以使用該值。另外，也可以代替計算工件50的重量，而 使用預先測定或者計算的重量的值。在工件50的重量的個體差不大、能夠使用已知的值的 情況下，也可以省略工件50的重量的計算處理。另外，能夠減少重心位置的計算結(jié)果的誤 差。
[0042] 在利用機器人40的動作中的力數(shù)據(jù)的情況下，使用用于鑒定連桿的慣性參數(shù)(質(zhì) 量、重心位置、慣性張量)的公知的鑒定方法。例如建立相對于安裝于力傳感器42的物體的 Newton - Euler方程式，根據(jù)多個姿勢的關(guān)系式，安裝于力傳感器42的物體(工具44以及 由工具44保持的工件50)的重量以及重心位置例如通過最小平方推算來進行計算。而且， 以預先取得的工具44的重心位置以及重量、和上述計算結(jié)果為基礎(chǔ)，計算由工具44保持的 工件50的重心位置以及重量。
[0043] 在使用根據(jù)動作而改變重心位置的工具、例如由開閉的兩個爪形成的工具的情況 下，預先求出工具的結(jié)構(gòu)部件的重心位置以及重量。使用測量工具的可動部分、例如爪的行 程長的測量機構(gòu)。而且，基于可動部分的行程長以及重量，修正工具的重心位置。由此，能 夠準確地計算工具的重心位置、以及工件50的重心位置。
[0044] 計算工件50的重心位置時的工件50的移動位置以及移動路徑優(yōu)選為預先決定 的。例如，利用能夠確認到預先使用重心位置以及重量已知的工件而能夠進行工件的重心 位置以及重量的計算的移動位置以及移動路徑。是否能夠進行工件的重心位置以及重量的 計算的判定處理例如基于如下方式來執(zhí)行：重心位置以及重量的計算值是否超過規(guī)定閾值 而不同；用于計算的關(guān)系式的矩陣是否退化；以及關(guān)系式的矩陣的條件數(shù)是否比規(guī)定閾值 小。對于是否能夠進行重心位置以及重量的計算的判定處理的結(jié)果而言，根據(jù)結(jié)果，也可以 顯示于示教裝置的畫面、或在示教裝置輸出聲音或振動、或由所具備的顯示燈來表示。
[0045] 接著，通過三維測定機46對由工具44保持的工件50的表面上的多個三維點的位 置進行測定，取得工件50的位置信息(步驟S3)。通過步驟S3,對于由工具44保持的狀態(tài)下 的工件50而言，求出設(shè)定于力傳感器42的坐標系上的或者設(shè)定于機器人40的指部的坐標 系上的、工件50的位置信息。此時，工件50能夠具有任意的姿勢，但也可以一邊改變工件 50的姿勢，一邊取得工件50的表面上的多個三維點的位置，從而取得工件50的位置信息。 另外，對于步驟S2的工件50的重心位置的計算而言，也可以通過同時進行步驟S2和步驟 S3來計算。換句話說，為了取得工件50的位置信息，當相對于三維測定機46改變保持于機 器人40的工件50的位置以及姿勢時，也可以以由力傳感器42取得的力數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計算 工件50的重心位置。此外，也可以以此時計算的工件50的重量為基礎(chǔ)，僅在工件50的重 量超過規(guī)定閾值的情況下，使用本發(fā)明。
[0046] 而且，利用關(guān)聯(lián)部18,以在步驟S3中得到的工件50的位置信息和在步驟S2中得 到的工件50的重心位置為基礎(chǔ)，取得以能夠根據(jù)工件50的位置信息推斷工件50的重心位 置的方式對應(yīng)的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)(步驟S4)。此外，步驟S3中，在由工具44保持有工件50的一部 分、或因與機器人40、工具44的干涉等而無法測量工件50的一部分的位置的情況下，無法 由三維測定機46取得工件50的一部分的位置信息。因此，為了提高工件的位置信息與工 件的重心位置的關(guān)聯(lián)的精度，也可以變更保持位置，并以進行多次步驟S2、步驟S3而取得 的多個數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，來提高工件的位置信息與工件的重心位置的關(guān)聯(lián)的精度。另外，在容器 52內(nèi)放置的工件50的種類具有多種的情況下，優(yōu)選按照每個不同種類的工件，預先執(zhí)行步 驟S1?步驟S4,并利用關(guān)聯(lián)部18使工件的位置信息與工件的重心位置相關(guān)聯(lián)。
[0047] 此外，在步驟S1?步驟S4的準備工序中，用于保持工件50的工具也可以是具有 與實際上用于執(zhí)行工件50的取出以及搬運的工具44不同的結(jié)構(gòu)的工具。例如，實際上用 于工件50的取出工序的工具較多使用以不損傷工件50的方式而吸附力、把持力較弱的工 具、或者具備具有吸收工件保持時的偏離、吸收沖擊的功能的彈簧機構(gòu)或者波紋管機構(gòu)的 工具。然而，在準備工序中，由于僅能夠保持工件即可，所以也可以根據(jù)需要而變更工具的 種類。另外，為了提高重心位置的測量精度，也可以在工件的盡量遠離重心附近的位置進行 保持，并且為了提高關(guān)聯(lián)的精度，也可以以使工件50相對于工具的重心位置以及位置變化 的方式進行多次步驟S2、步驟S3。
[0048] 接著，執(zhí)行工件50的取出工序(步驟S5?S9)。在工件50的取出工序中，由工件 確定部14確定判斷為能夠穩(wěn)定或者容易取出的工件50 (步驟S5)。基于由三維測定機46 取得的工件50的表面上的多個點的三維的位置信息，來推斷某工件與其它的工件的邊界、 工件與除此之外的物體的邊界，并取得每個工件的位置信息，由此基于推斷的容器52內(nèi)的 多個工件50在容器52內(nèi)的排列狀態(tài)來執(zhí)行應(yīng)取出的工件50的確定。例如，在步驟S5中確 定工件表面上的能夠識別的面積較大的工件、在位于放置的工件中的較高的位置的工件、 載置在其它的工件上的工件等。
[0049] 而且，利用工件確定部14,確定應(yīng)取出的工件50,并且求出該工件50的位置以及 姿勢(步驟S6)。工件確定部14所確定的工件50的位置以及姿勢也可以是能夠保持工件 50那樣的以工件的表面上的多個三維點的位置為基礎(chǔ)的大概的工件的位置以及姿勢。換句 話說，根據(jù)工件的表面上的多個點的位置，可知工件的大概的存在位置、能夠保持的位置， 以該位置信息為基礎(chǔ)來推斷工件的位置以及姿勢，從而能夠保持工件。優(yōu)選以工件的表面 上的多個三維點的位置為基礎(chǔ)而更加準確地推斷該工件的位置以及姿勢。
[0050] 接下來，起動工件重心位置推斷部22,對于在步驟S6中工件確定部14所確定的工 件50,基于由三維測定機46取得的工件50的表面上的多個點的三維的位置信息而取得的 工件50的位置信息、和在步驟S4中使預先取得的工件的位置信息與重心位置的相關(guān)聯(lián)的 關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，基于上述工件50的位置信息和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)來對確定的工件50的重心位置進行推 斷(步驟S7)。工件50的重心位置的推斷根據(jù)模式識別等公知的方法，對工件確定部14所 確定的工件50的位置信息、和預先取得的工件的位置信息與重心位置的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的工件 的位置信息進行對照等，來推斷機器人40的基準坐標系中的工件50的重心的位置。
[0051] 取出位置姿勢決定部16基于在步驟S6中取得的工件50的位置以及姿勢、和在步 驟S7中取得的工件50的重心位置，來決定用于穩(wěn)定或容易地取出工件50的形態(tài)。例如， 決定工件50的保持位置、工件50的取出方向以及取出工件50時的工具44的位置以及姿 勢中的至少一個(步驟S8)。而且，根據(jù)在步驟S8中決定的形態(tài)，來取出工件50(步驟S9)。
[0052] 以下，進一步對取出位置姿勢決定部16的作用進行說明。當取出工件50使之移 動時，在工件50的重心位置作用重力以及慣性力。另外，工件50的保持位置與重心位置之 間的位置關(guān)系、特別是與距離、重力方向以及移動方向?qū)?yīng)地在保持位置周圍產(chǎn)生的力的 力矩發(fā)生變化。當利用機器人40對由工具44保持的工件50進行搬運時，若在工件50的 保持位置施加的力、力的力矩變大，則根據(jù)保持方法，工件的保持狀態(tài)會變得不穩(wěn)定。因此， 通過適當?shù)馗淖児ぜ?0的保持位置與重心位置的位置關(guān)系、取出工件50使之移動的方向、 并且縮小在保持位置周圍的力的力矩的大小等，來以穩(wěn)定的狀態(tài)進行工件的取出搬運。當 機器人40保持工件50時，使工具44的位置以及姿勢移動而保持工件，以使相對于機器人 40而以規(guī)定的規(guī)則決定的位置成為工件50的保持位置。最初，考慮由取出位置姿勢決定部 16決定工件50的保持位置的情況。
[0053] 圖4是表示根據(jù)本實施方式而決定的工件50的保持位置的例子的圖。在圖4所 示的例子中，取出位置姿勢決定部16將在工件50的表面上的能夠被保持的位置中位于距 離工件50的重心位置G最短距離的位置的點P設(shè)定為保持位置。此外，工件50的表面上 的能夠被保持的或者能夠保持的位置是指，在工件50的表面上的位置中，能夠由工具44保 持的位置，并且機器人40能夠到達的位置。此外，圖中的箭頭A表示工件50的取出方向的 例子。另外，保持位置不是必須為距離重心位置G最短距離的位置P，也可以從最短距離的 位置P至規(guī)定的閾值的范圍內(nèi)選定。
[0054] 圖5是表示根據(jù)本實施方式而決定的工件50'的保持位置的其它例子的圖。在該 例子中使用的工件50'的表面，形成有無法由工具44保持的不能保持區(qū)域54。該情況下， 如圖示那樣，將從不能保持區(qū)域54離開規(guī)定距離、并且盡量接近重心位置G的點設(shè)定為保 持位置。圖示的例子中，在不能保持區(qū)域54的兩緣圖示的點P1以及P2中，將離重心位置 G較近的點P1設(shè)定為保持位置。如使用圖4以及圖5說明的那樣，取出位置姿勢決定部16 相對于確定的工件50,以工件50的重心位置為基礎(chǔ)，決定能夠穩(wěn)定地取出并搬運工件50的 保持位置。另外，取出位置姿勢決定部16也可以根據(jù)工件50的位置、容器52的壁的位置、 工具44的大小或形狀等，限制工件50的取出方向、工具44的位置以及姿勢，以避免工具44 與周圍干涉，在該限制內(nèi)，將工件50的取出方向、工具44的姿勢例如設(shè)為與工件50的表面 正交的方向、或與重力方向相反的一側(cè)的方向、或與工件50的姿勢對應(yīng)地設(shè)定的任意的方 向、或與工件50的長軸方向平行的方向等，來取出工件50。若根據(jù)圖4以及圖5的例子將 保持位置設(shè)定于工件50的重心位置的附近，則在工件50的取出搬運時，即使工件50的移 動方向、姿勢向任意的方向變化等，工件50的保持狀態(tài)也穩(wěn)定，從而能夠防止由工件50落 下或保持位置偏離引起的預期外的事故、系統(tǒng)的停止等。此處，工具由兩個爪構(gòu)成，在通過 爪的開閉來保持工件之類的情況下，也可以以各個爪分別在從距離工件的重心位置最短的 位置至規(guī)定閾值內(nèi)的距離的位置附近進行接觸的方式保持。
[0055] 圖6是表示根據(jù)本實施方式而決定的工件50的保持位置的其它例子的圖。圖6 所示的例子中，對于保持位置而言，在工件50的表面上的能夠保持的位置中，將穿過工件 50的重心位置G且位于表示工件50的取出方向的箭頭A的直線上的點P設(shè)定為保持位置。 此時，在從工件50的重心位置G朝向取出方向而在工件50的表面上存在的位置是無法保 持的位置、工具44無法到達的位置的情況下，距離該位置最短、或者距離該位置規(guī)定閾值 內(nèi)的能夠保持的位置是保持位置。取出方向是任意的方向，但例如如下決定。在工具44的 前端安裝有吸附墊的情況下，工具44的前端部分通過以與工件50的表面垂直的方式與工 件50的表面接觸而在與面垂直的方向上取出該工件50,從而能夠進行穩(wěn)定的取出。該情況 下，將平行于與面垂直的方向的方向設(shè)為取出方向。另外，在保持了工件50后，也可以將從 放置有工件50的位置向適當?shù)姆较蛏晕⒊槌龉ぜ?0、之后取出工件50并使之移動的方向 設(shè)為取出方向。另外，也可以以確定的工件50附近的多個工件的位置信息為基礎(chǔ)，在工具 44接近工件50、或在保持工件50后取出時，以不與其它的工件接觸的方式設(shè)為盡量變大與 其它的工件的最短距離的方向。這樣，在決定了工件50的取出方向的情況下，基于工件50 的取出方向決定適當?shù)谋３治恢?。另外，箭頭A也可以是基于工具的姿勢的方向。在工件 50的表面上的能夠保持的位置中，也可以基于工件50的重心位置和工具44的姿勢來決定 保持位置。在根據(jù)工具44的姿勢決定工件50的取出方向的情況下，也可以像這樣代替工件 50的取出方向而使用工具44的姿勢。另外，決定所希望的取出方向，相對于從重心位置向 所希望的取出方向存在的位置，在工具44因與周邊部干涉等而不向該位置移動的情況下， 將位于從該位置至規(guī)定閾值內(nèi)的距離的位置且工具44能夠移動的位置設(shè)為位置。另外，以 保持力較強的狀態(tài)保持工件50的表面、或因與周圍干涉而決定工具44的姿勢，在取出方向 和工具44的姿勢不一致的情況下，也可以在從工件50的重心位置向基于工具44的姿勢的 方向上，將能夠保持工件50的位置設(shè)為保持位置。
[0056] 如使用圖6說明的那樣，取出位置姿勢決定部16相對于確定的工件50,以工件50 的重心位置和工件50的取出方向或者工具44的姿勢為基礎(chǔ)，決定能夠穩(wěn)定地取出并搬運 工件50的保持位置。此時，取出位置姿勢決定部16預先求出上述中使用的工件50的取出 方向或者工具44的姿勢。取出位置姿勢決定部16通過工件50的位置、容器52的壁的位 置、工具44的大小或形狀等限制工件50的取出方向、工具44的位置以及姿勢，以避免工具 44與周圍干涉，在該限制內(nèi)，將工件50的取出方向、工具44的姿勢例如設(shè)為與工件50的 表面正交的方向、或與重力方向相反的一側(cè)的方向、或與工件50的姿勢對應(yīng)地設(shè)定的任意 的方向、或者與工件50的長軸方向平行的方向等，來取出工件50也可以。這樣，基于工件 50的重心位置和工件50的取出方向，通過決定保持位置，從而在取出搬運時，能夠減小在 保持位置施加的力、力的力矩，從而能夠成為盡量穩(wěn)定的保持狀態(tài)。
[0057] 另外，取出位置姿勢決定部16基于工件50的重心位置和任意的保持位置，能夠以 決定工件50的取出方向的方式起作用。在工件50的表面上決定的保持位置能夠如下那樣 地成為任意的位置。例如，在工件的表面上的能夠保持的位置中，以由三維測定機46識別 的工件50的表面的三維點為基礎(chǔ)，能夠成為識別的三維點的中心的位置、或者工件50的表 面上的面積較大的面的中心的位置、或者基于該部分的工件的位置信息而判斷為凸凹較少 且容易保持的位置、或者依據(jù)容易保持的形狀、材質(zhì)、取出搬運后的工序而對工件50設(shè)定 的規(guī)定位置等。
[0058] 取出位置姿勢決定部16以工件50的重心位置與工件50的保持位置的位置關(guān)系 為基礎(chǔ)，決定取出工件時的移動方向亦即工件的取出方向以及搬運時的移動方向，以使從 重心位置向保持位置的向量與工件取出時的移動方向的向量平行。該情況下，與關(guān)聯(lián)圖6 而說明的例子相同，保持位置以及重心位置處于沿取出方向延伸的相同直線上，以穩(wěn)定地 保持工件50的狀態(tài)從容器52取出工件50。另外，取出位置姿勢決定部16也可以以基于工 件50的保持位置和工件50的重心位置來決定工具44的姿勢的方式起作用。根據(jù)工具44 的姿勢決定工件50的取出方向的情況下，也可以像這樣決定工具44的姿勢。另外，取出位 置姿勢決定部16優(yōu)選通過工件50的位置、容器52的壁的位置、工具44的大小或形狀等限 制工件50的取出時以及搬運時的移動方向、工具44的位置以及姿勢，以避免工具44與周 圍干涉，在該限制內(nèi)，決定工件50的取出搬運時的移動方向、工具44的姿勢。
[0059] 根據(jù)上述的實施方式，由取出位置姿勢決定部16根據(jù)重心位置以及保持位置決 定取出工件50時的移動方向。根據(jù)由此決定的移動方向，由于與容器52的位置關(guān)系、與其 它的工件50的位置關(guān)系、機器人40的姿勢或者工具44的構(gòu)造上的制約，而與周圍的工件 或容器52碰撞、或移動方向不適當，從而有無法順利地從容器52取出工件50、應(yīng)變更取出 以及搬運時的移動方向的情況。這樣的情況下，改變由工具44保持的工件的姿勢、或者一 邊改變由工具44保持的工件的姿勢一邊進行移動，以使由重心位置和保持位置決定的移 動方向成為所希望的方向。例如，如舉例表示取出工件50的形態(tài)的圖7所示，若在從工件 50的重心位置朝向保持位置的向量包括如圖7 (a)所示地向下的、朝向容器52內(nèi)的成分的 情況下，保持原樣地使工件50移動，則會與其它的工件、容器52碰撞。因此，保持工件50且 維持保持位置P不變，從工件50的重心位置朝向保持位置的向量以向上的、朝向從容器52 內(nèi)離開的方向那樣，如圖7 (a)?（e)中依次表示地變更工件50的姿勢，之后進行工件50 的取出搬運，或者一邊變更工件50的姿勢一邊進行工件50的取出搬運。這樣，通過變更工 件50的姿勢，從而從工件50的重心位置朝向保持位置的向量成為所希望的取出以及搬運 時的移動方向（箭頭A1?A5所不的方向）。這樣，若使由機器人40保持的工件50移動，貝U 能夠一邊維持工件50的穩(wěn)定的保持狀態(tài)一邊執(zhí)行適當?shù)娜〕霭徇\動作。
[0060] 以上，對用于穩(wěn)定地取出由工件確定部14確定了的工件50的取出位置姿勢決定 部16的功能進行了說，但在難以對確定了的工件50進行穩(wěn)定的取出以及搬運動作的情況 下，也有不執(zhí)行該工件50的取出、而是取出其它的工件50較好的情況。例如，在重心位置 與保持位置之間的距離超過規(guī)定的閾值的情況下，控制裝置10也可以構(gòu)成為再次執(zhí)行工 件確定部14對工件50的確定處理。
[0061] 對需要再執(zhí)行工件50的確定處理以便代替地確定其它的工件50的其它的例子進 行說明。例如，在由工件確定部14確定了的工件50與其它的工件重疊的情況下，有不能順 利地進行取出動作的情況。
[0062] 圖8中，表示第一工件60和第二工件62重合排列的情況的例子。由工件確定部 14確定了工件60。由工件確定部14確定了的工件60的保持位置P、取出工件60的方向如 上述的實施例所述，由取出位置姿勢決定部16決定。圖8中，還表示以使取出工件60的方 向成為紙面上方向的方式觀察工件60和工件62的情況。從取出工件的方向觀察時，在保 持位置和其它的工件所重疊的部分較近的情況下，即使重疊的區(qū)域狹窄，在取出時在保持 位置施加的負荷也較大，從而在取出時保持狀態(tài)變化、工件掉落等無法穩(wěn)定地取出工件的 可能性較高。相反，即使其它的工件重疊，但在保持位置遠離其它的工件所重疊的部分的情 況下，也有不產(chǎn)生上述的問題的情況。圖8(a)中，表示保持位置P與第一工件60以及第二 工件62重合的重疊區(qū)域64的中心位置Μ之間的距離較大的情況。另一方面，圖8 (b)中， 表示保持位置P與重合的重疊區(qū)域64的中心位置Μ之間的距離較小的情況。如圖8 (a) 所示，當?shù)谝还ぜ?0的保持位置P和重疊區(qū)域64的中心位置P充分分離時，能夠比較順利 地進行第一工件60的取出動作。該情況下，不需要再執(zhí)行工件的確定。
[0063] 另一方面，如圖8 (b)所示，在保持位置P離重疊區(qū)域64較近的情況下，當欲取出 第一工件60時，為了穩(wěn)定地取出第一工件60,要求較強的保持力，在取出時，有保持位置P 偏離而使保持狀態(tài)變化、或使工件掉落等無法穩(wěn)定地進行取出的擔憂。因此，優(yōu)選控制裝置 10構(gòu)成為，當保持位置P與重疊區(qū)域64之間的距離為規(guī)定的閾值以下時，再執(zhí)行工件確定 部14的確定處理。
[0064] 如使用圖8簡單地說明的那樣，在保持位置與工件彼此重合的區(qū)域較近的情況 下，再執(zhí)行工件確定部14的確定處理。此時，對于不被取出的工件而言，由工件確定部，從 下一次或者幾次取出的工件的候補排除，或者將其它的工件62作為下一次的候補等。對于 保持位置與工件彼此重合的區(qū)域是否接近而言，具體地如下判定。在與取出工件60的方向 的向量正交的平面，投影由三維測定機46取得的工件60、工件62的三維點，并在該平面上， 以由三維測定機46取得的工件60和工件62的表面上的三維點的位置信息為基礎(chǔ)，推斷工 件60與工件62重合的區(qū)域64。計算上述平面的重疊區(qū)域64的位置的重心，并將該位置 設(shè)為中心位置M。對上述平面上的計算出的中心位置Μ與保持位置之間的距離進行計算。 若像這樣計算出的工件60和工件62重合的重疊區(qū)域64的中心位置Μ與保持位置之間的 距離為規(guī)定閾值以下，則判定為上述距離較近。若中心位置Μ與保持位置之間的距離比規(guī) 定閾值大，則判定為不是上述距離較近的狀態(tài)。另外，也可以如下判定保持位置與工件彼此 重合的區(qū)域是否較近。與上述相同，對上述平面上的保持位置與重疊區(qū)域64的位置進行計 算。該平面中，計算保持位置與重疊區(qū)域64之間的最短距離。若該最短距離為規(guī)定閾值以 下，則判定為上述距離較近。若該最短距離比規(guī)定閾值大，則判定為不是上述距離較近的狀 態(tài)。
[0065] 如上所述，工件確定部14基于由三維測定機46取得的工件50的位置信息，確定 判斷為能夠穩(wěn)定或容易取出的工件50。然而，若欲實際上取出確定了的工件50,則有取出 動作困難的情況。該情況由如下情況引起，即、在基于由三維測定機46獲得的工件50的表 面上的三維點的工件50的位置信息中，有誤檢測、誤差，或者因在工件50的能夠測定部分 的背側(cè)或工件彼此重疊的部分中存在不能測定的位置等的工件50的配置狀況而漏掉工件 50的信息，從而有無法完全掌握工件50的狀態(tài)的情況。并且，由于工件50的材質(zhì)或者表面 的形狀，也有取出動作變得困難的情況。
[0066] 因此，工件50的取出工序時，基于由力傳感器42測定的力以及力的力矩的力數(shù) 據(jù)，收集與工件50的取出難易度有關(guān)的信息，并使之與由三維測定機46取得的工件50的 位置信息對應(yīng)。也可以利用該對應(yīng)數(shù)據(jù)而由工件確定部14確定工件。作為與工件50的取 出難易度相關(guān)的信息，例如，收集在取出工件50時測量的力的最大值、力的平均值、力的微 分值的最大值或者力的微分值的平均值等。當取出工件50時，在力以及力的力矩的平均值 或最大值、微分值或微分值的平均值比規(guī)定的閾值大的情況下，能夠判斷為工件50是難以 取出的狀態(tài)，以過大的力強硬地推開周圍的工件，或根據(jù)情況而損傷周圍的工件，或者保持 遠離重心的位置而以不穩(wěn)定的狀態(tài)取出工件50。在上述值比規(guī)定的閾值小的情況下，能夠 判斷為工件50是容易取出的狀態(tài)，從而能夠順利地取出工件50。使在像這樣取出工件50 時取得的工件50的表面上的三維點的位置信息、與工件50的取出難易度對應(yīng)而預先存儲 于存儲部24,通過以該存儲的數(shù)據(jù)和由三維測定機46取得的工件的位置信息為基礎(chǔ)，從而 工件確定部14能夠確定更加穩(wěn)定地取出的工件。
[0067] 圖9是功能上表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式而形成為利用由力傳感器42等力 測定部得到的力數(shù)據(jù)判定取出動作的穩(wěn)定性的控制裝置10'的圖?？刂蒲b置10'的結(jié)構(gòu)以 及作用中，省略與關(guān)聯(lián)圖2而進行了說明的實施方式重復的說明。
[0068] 控制裝置10'的檢測部70構(gòu)成為與安裝于機器人40的力傳感器42協(xié)作。而且， 對在取出工件50時作用于工具44的力的最大值或者平均值進行檢測?；蛘撸瑱z測部70也 可以構(gòu)成為，對作用于工具44的力的微分值的最大值或者平均值進行檢測，以對在取出工 件50時產(chǎn)生的振動進行檢測。此處，力可以是力以及力的力矩，或者也可以是能夠代替力 的使機器人40驅(qū)動的電流值的值。另外，空氣式吸附墊的情況下，也可以檢測來自目標壓 力的變化。
[0069] 控制裝置10'的穩(wěn)定性判定部72構(gòu)成為，基于由檢測部70獲得的信息，對取出工 件50時的穩(wěn)定性進行判定。例如，當取出工件50時，在由檢測部70檢測的力較大的情況 下，穩(wěn)定性判定部72判定為取出動作的穩(wěn)定性較低。另外，在取出工件50時產(chǎn)生的力的微 分值較大、即振動較大的情況下也相同，穩(wěn)定性判定部72判定為取出動作的穩(wěn)定性較低。
[0070] 本實施方式中，控制裝置10'的工件確定部14構(gòu)成為，基于穩(wěn)定性判定部72的穩(wěn) 定性的判定結(jié)果，變更確定工件50時的優(yōu)先順序。具體而言如下進行。工件確定部14基 于由三維測定機46取得的工件50的表面上的多個點的三維的位置信息，以判斷為工件表 面上的能夠識別的面積較大、在堆疊的工件中位于較高的位置、載置在其它的工件上等狀 態(tài)從而判定為容易取出的工件那樣程度的評分較高的方式，相對于取出候補的工件計算評 分，基于上述評分的大小決定取出的工件的取出的優(yōu)先順序，從而確定要取出的工件。此 時，相對于由三維測定機46取得的工件50的位置信息，在上述穩(wěn)定性判定部72取得與該 工件的位置信息的特征相近的工件的位置信息中的穩(wěn)定性判定的信息的情況下，相對于推 斷為穩(wěn)定性較低的工件，上述評分變小，相對于推斷為穩(wěn)定性較高的工件，上述評分變高。 通過該評分操作，來在工件確定部14確定要取出的工件時變更取出的優(yōu)先順序。
[0071] 本實施方式中，也可以代替地或者附加地構(gòu)成為，控制裝置10'的取出位置姿勢決 定部16基于穩(wěn)定性判定部72的穩(wěn)定性的判定結(jié)果，變更工件50的保持位置、取出方向或 者取出工件50時的工具44的姿勢。
[0072] 圖10是表示根據(jù)本實施方式變更工件的保持位置以及取出方向的情況的例子的 圖。此處，也可以不是取出方向，在能夠以工具的姿勢的變更來對應(yīng)的情況下，也可以變更 工件的保持位置以及工具的姿勢。另外，也可以變更工件的保持位置、或者工件的取出方 向、或者工具的姿勢。如圖10所示，以與被設(shè)定為由工件確定部14取出的對象的第一工件 80鄰接的方式配置有第二工件82。此時，取出方向是相對于第一工件80而在與面垂直的 方向上取出工件的箭頭A所示的方向，保持位置是從重心位置G朝向取出方向的點P1?；?者，保持位置是位于與工件80的重心位置G距離最短的位置的點P1，取出方向是從重心位 置G朝向保持位置P1的方向。若從該狀態(tài)開始向箭頭A所示的取出方向取出第一工件80， 則第二工件82位于取出方向側(cè)，從而檢測到比較大的力以及力的力矩，或者檢測到比較大 的力以及力的力矩的振動。這樣，由上述的檢測部70檢測的力以及力的力矩、以及其振動 變大，由穩(wěn)定性判定部72判定為取出動作的穩(wěn)定性較低。
[0073] 這樣的情況下，相對于該工件，使由三維測定機46取得的工件80的位置信息、上 述穩(wěn)定性判定部72的穩(wěn)定性判定的判定信息、以及相對于工件的保持位置或者取出方向 或者工具的姿勢對應(yīng)而預先存儲于存儲部24。而且，為了取出其它的工件，當由工件確定部 14確定了工件后，上述穩(wěn)定性判定部72取得與由三維測定機46取得的該工件的位置信息 的特征相近的工件的位置信息中的穩(wěn)定性判定的信息。該情況下，取出位置姿勢決定部16 變更工件的保持位置、工件的取出方向或者工具的姿勢。在圖10所示的例子中，取出位置 姿勢決定部16將取出方向變更為箭頭B所示的與箭頭A不同的方向，例如包括與箭頭A正 交的相近的上方的成分的向上方引出的方向，或者變更為與工件80的其它的面正交的方 向，保持位置是從重心位置G朝向取出方向的位置P2?；蛘?，取出位置姿勢決定部16將保 持位置變更為從保持位置P1離開規(guī)定距離的位置P2,取出方向是從重心位置G朝向保持位 置P2的方向。另外，在圖10所示的例子中，當基于保持位置P1和箭頭A所示的取出方向 取出工件80時，且當由穩(wěn)定性判定部72判定為取出動作的穩(wěn)定性較低時，也可以中斷該取 出動作，對于該工件80,如上述那樣地變更保持位置、取出方向或者工具的姿勢。
[0074] 圖11是表示根據(jù)本實施方式而變更工件的保持位置的情況的例子的圖。與圖10 的例子比較，圖11的例子在由取出位置姿勢決定部16僅變更保持位置、不變更取出方向及 工具的姿勢這一點上不同。如圖示的例子所示，代替點P1，通過將遠離第二工件82的點P2 設(shè)定為保持位置，從而不變更箭頭A所示的取出方向，而是進行調(diào)整以使第一工件80的取 出動作更加穩(wěn)定。
[0075] 如關(guān)聯(lián)圖10以及圖11說明那樣，根據(jù)本實施方式，取出位置姿勢決定部16預先 存儲基于取出工件時的力數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性判定部的判定結(jié)果，基于該存儲的數(shù)據(jù)，能夠變更 工件取出時的工件的保持位置、工件的取出方向或者取出工件時的工具的姿勢。另外，在工 件的取出時，當判定為取出不穩(wěn)定時，也可以中斷取出作業(yè)，對于該工件變更工件取出時的 工件的保持位置、工件的取出方向或者取出工件時的工具的姿勢。由此，即使在存在從三維 測定機46的檢測結(jié)果不可知的取出動作的不穩(wěn)定要素的情況下，也能夠適當?shù)刈兏〕?動作的形態(tài)，從而能夠以更加穩(wěn)定的狀態(tài)取出工件。另外，也可以除了工件的保持位置以及 取出方向之外，或者代替工件的保持位置以及取出方向，變更工具的位置以及姿勢。
[0076] 如上所述，取出位置姿勢決定部16基于工件的重心位置，以決定工件的保持位 置、工件的取出方向或者工具的姿勢的方式起作用，但也可以考慮工件的重心位置以外的 其它的要素。例如，在可知通過使工件沿工件的表面滑動而容易地取出工件的情況下，可以 考慮工件的表面形狀。并且，也可以考慮工具與容器的干涉等。另外，也可以考慮工件的材 質(zhì)、工具的結(jié)構(gòu)等。即、需要留意的是，即使追加本領(lǐng)域技術(shù)人員在使用機器人系統(tǒng)的基礎(chǔ) 上通常會考慮的要素也能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。
[0077] 發(fā)明的效果如下。
[0078] 根據(jù)本發(fā)明，在取出工件時，推斷工件的重心位置，基于推斷的重心位置，決定工 件的保持位置、工件的取出方向或者工具的位置以及姿勢，以便穩(wěn)定地取出工件。由此，在 工件的取出搬運時，減少工件較大地偏離、或使工件掉落的情況，能夠穩(wěn)定地取出并搬運工 件，從而能夠縮短周期時間以及減少系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)成本。
[0079] 以上，對本發(fā)明的各種的實施方式以及變形例進行了說明，但通過其它的實施方 式以及變形例也能夠起到本發(fā)明的預期的作用效果，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見 的。特別是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，能夠刪除上述的實施方式以及變形例的結(jié)構(gòu) 要素或進行置換，并且能夠另外附加公知的機構(gòu)。另外，通過任意組合本說明書中明示或 者暗示公開的多個實施方式的特征也能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見 的。
【權(quán)利要求】
1. 一種機器人系統(tǒng)（11)，取出并搬運放置在三維空間的工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)， 其特征在于，具備： 三維測定機（46)，其測定上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的表面位置，并取得上述工 件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的表面上的多個點在三維空間內(nèi)的位置信息； 機器人（40 )，其能夠根據(jù)指定的位置以及姿勢而動作； 工具（44)，其安裝在上述機器人（40)的前端部且能夠保持上述工件（50 ;50' ；60、62 ; 80,82)； 力測量部（42)，其對當由上述工具（44)保持了上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)時上 述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)作用于上述工具（44)的力進行測量；以及 控制裝置（10，10 '），其控制上述機器人（40 )， 上述控制裝置（10,10'）具備： 工件確定部（14)，其基于由上述三維測定機（46)取得的上述多個點的位置信息，對要 取出的工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)以及該工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的位置及姿勢進 行確定； 取出位置姿勢決定部（16)，其決定上述工件（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)的位置及姿勢，以便取出由上 述工件確定部（14)確定的上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82); 重心位置計算部（12)，其基于在保持有上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的機器人 (40)的多個姿勢下由上述力測量部（42)測量的力數(shù)據(jù)，對由上述工具（44)保持的狀態(tài)下 的上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的重心位置進行計算； 關(guān)聯(lián)部（18)，其對于由上述工具（44)保持的狀態(tài)下的上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、 82)，關(guān)聯(lián)由上述三維測定機（46)取得的該工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的位置信息、和由 上述重心位置計算部（12)計算的該工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的重心位置； 關(guān)聯(lián)存儲部（20)，其存儲上述關(guān)聯(lián)部（18)的關(guān)聯(lián)的結(jié)果；以及 重心位置推斷部（22)，其基于由上述關(guān)聯(lián)存儲部（20)存儲的關(guān)聯(lián)的結(jié)果，對由上述工 件確定部（14)確定的上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的重心位置進行推斷， 上述取出位置姿勢決定部（16)形成為，基于由上述重心位置推斷部（22)推斷的上述 工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的重心位置，決定當取出由上述工件確定部（14)確定的上述 工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)時的上述工件（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)的位置及姿勢中的至少一個。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人系統(tǒng)（11)，其特征在于， 上述取出位置姿勢決定部（16)形成為， 基于由上述重心位置推斷部（22)推斷的上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的重心位 置，決定上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的保持位置，并且， 在能夠保持上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的 保持位置中，將從位于距離由上述重心位置推斷部（22)推斷的上述工件（50 ;50' ；60、62 ; 80、82)的重心位置最短的保持位置至規(guī)定閾值的范圍內(nèi)所包括的保持位置決定為上述工 件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的實際的保持位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人系統(tǒng)（11)，其特征在于， 上述取出位置姿勢決定部（16)形成為， 基于由上述重心位置推斷部（22)推斷的上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的重心位 置，決定上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的保持位置，并且， 在能夠保持上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的 保持位置中，基于上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的重心位置、和上述工件（50 ;50' ；60、 62 ;80、82)的取出方向或者取出上述工件（50 ;50';60、62 ;80、82)時的上述工具（44)的姿 勢，決定上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的實際的保持位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人系統(tǒng)（11)，其特征在于， 上述取出位置姿勢決定部（16)形成為， 決定取出上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)時的上述工具（44)的位置以及姿勢，以使 取出上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)時的移動方向與從上述重心位置朝向上述保持位置 或者離開該保持位置規(guī)定距離的位置的方向一致。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項中所述的機器人系統(tǒng)（11)，其特征在于， 上述工件確定部（14)形成為， 在由上述取出位置姿勢決定部（16)決定的上述保持位置或者離開該保持位置規(guī)定距 離的位置與上述重心位置之間的距離超過規(guī)定的閾值的情況下，代替地確定其它的工件 (50 ;50' ；60、62 ;80、82)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5任一項中所述的機器人系統(tǒng)（11)，其特征在于， 上述工件確定部（14)形成為， 在由上述工件確定部（14)確定了的工件（60)與其它的工件（62)重疊的情況下， 在由上述取出位置姿勢決定部（16)決定的上述工件（60)的保持位置或者離開該保持 位置規(guī)定距離的位置與在工件（60、62)彼此重合的區(qū)域中決定的某位置之間的距離為規(guī)定 的閾值以下的情況下，代替地確定其它的工件（62 )。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1?6任一項中所述的機器人系統(tǒng)（11)，其特征在于， 該機器人系統(tǒng)（11)還具備： 檢測部（70)，其基于取出上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)時的力數(shù)據(jù)，對在上述工件 (50 ;50' ；60、62 ;80、82)的取出時產(chǎn)生的力的大小以及振動進行檢測；以及 穩(wěn)定性判定部（72)，其基于上述檢測部（70)的檢測結(jié)果，對上述工件（50 ;50' ；60、62 ; 80、82)的取出時的穩(wěn)定性進行判定， 上述工件確定部（14)形成為，基于上述穩(wěn)定性判定部（72)的判定結(jié)果，來對確定工件 (50 ;50' ；60、62 ;80、82)時的優(yōu)先順序進行變更。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?6任一項中所述的機器人系統(tǒng)（11)，其特征在于， 該機器人系統(tǒng)（11)還具備： 檢測部（70)，其基于取出上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)時的力數(shù)據(jù)，對在上述工件 (50 ;50' ；60、62 ;80、82)的取出時產(chǎn)生的力的大小以及振動進行檢測；以及 穩(wěn)定性判定部（72)，其基于上述檢測部（70)的檢測結(jié)果，對上述工件（50 ;50' ；60、62 ; 80、82)的取出時的穩(wěn)定性進行判定， 上述取出位置姿勢決定部（16)形成為，基于上述穩(wěn)定性判定部（72)的判定結(jié)果，對工 件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的保持位置、工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的取出方向或者取出
【文檔編號】B25J13/08GK104108103SQ201410155888
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月18日
【發(fā)明者】巖竹隆裕 申請人:發(fā)那科株式會社