机器人控制系统、机器人控制方法以及程序与流程

1.本发明涉及机器人控制系统、机器人控制方法以及程序。


背景技术：

2.以往，已知拣选工件的拣选装置(例如，参见专利文献1)。
3.该拣选装置具备：拣选工件的机器人；测量工件的三维形状的三维形状测量装置；以及根据三维形状测量装置的测量结果来控制机器人的控制装置。因此，控制装置能够掌握工件的三维形状，因而通过控制装置根据工件的三维形状而使机器人动作，能够使机器人适当地握持工件。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开平10-315167号公报


技术实现要素：

7.发明所要解决的问题
8.在此，考虑到以下情况：在如上述那样的拣选装置中，控制装置能够掌握工件的三维形状，但由于三维形状测量装置的测量间隔大，因此在从由三维形状测量装置进行测量起到使机器人进行拣选作业为止的期间，工件移位。而且，当工件在机器人的拣选作业前移位了的情况下，存在机器人拣选作业失败的隐患。
9.本发明是为解决上述问题而完成的，本发明的目的在于，提供能够在从由三维形状测量装置进行测量起到由机器人进行作业为止的期间监控工件的机器人控制系统、机器人控制方法以及程序。
10.用于解决问题的手段
11.本发明的机器人控制系统具备：对工件进行作业的机器人；测量工件的三维形状的三维形状测量装置；以及根据三维形状测量装置的测量结果来控制机器人的控制装置，并且机器人控制系统具备拍摄工件的拍摄装置。拍摄装置的拍摄间隔比三维形状测量装置的测量间隔小。控制装置构成为，在从由三维形状测量装置进行测量起到由机器人进行作业为止的期间，基于由拍摄装置所作出的拍摄结果来计算工件的位置。
12.通过如这样构成，拍摄装置的拍摄间隔比三维形状测量装置的测量间隔小，由此，在从由三维形状测量装置进行测量起到由机器人进行作业为止的期间，能够基于拍摄装置的拍摄结果来计算工件的位置，因而即使工件移位了也能够检测其移位。
13.本发明的机器人控制方法具备：通过拍摄装置来拍摄工件的步骤；通过三维形状测量装置来测量工件的三维形状的步骤；控制装置根据三维形状测量装置的测量结果来控制机器人，由此使机器人对工件进行作业的步骤；以及在从由三维形状测量装置进行测量起到由机器人进行作业为止的期间，基于以比三维形状测量装置的测量间隔小的拍摄装置的拍摄间隔拍摄到的拍摄结果，通过控制装置来计算工件的位置的步骤。
14.本发明的程序使计算机执行：从拍摄装置输入对工件进行拍摄后的拍摄结果的流程；从三维形状测量装置输入对工件的三维形状进行测量后的测量结果的流程；根据三维形状测量装置的测量结果来控制机器人，由此使机器人对工件进行作业的流程；以及在从由三维形状测量装置进行测量起到由机器人进行作业为止的期间，基于以比三维形状测量装置的测量间隔小的拍摄装置的拍摄间隔拍摄到的拍摄结果，计算工件的位置的流程。
15.发明效果
16.本发明的机器人控制系统根据机器人控制方法以及程序，能从三维形状测量装置进行测量起到由机器人进行作业为止监控工件。
附图说明
17.图1是对本实施方式所涉及的机器人控制系统的概要构成进行表示的框图。
18.图2是用于对本实施方式的机器人控制系统的动作进行说明的流程图。
具体实施方式
19.以下，对本发明的一个实施方式进行说明。
20.首先，参见图1，对本发明的一个实施方式的机器人控制系统100的构成进行说明。
21.机器人控制系统100例如适用于工厂的生产现场，构成为在生产现场中使机器人2执行作业。如图1所示，该机器人控制系统100具备控制装置1、机器人2、三维形状测量装置3、以及拍摄装置4。例如，在机器人控制系统100中设置有搬运工件的传送带50，机器人2进行的作业为抓起传送带50上的工件的拣选作业。
22.传送带50构成为，具有带以及带驱动部等，并搬运载置于带的工件。该传送带50包含配置于工件搬运方向的上游侧的供给区域、配置于工件搬运方向的下游侧的排出区域、以及配置于供给区域以及排出区域之间的搬运区域。在传送带50中，在供给区域依次载置有工件，该工件经由搬运区域而被运送至排出区域。
23.控制装置1构成为对包含机器人2的机器人控制系统100进行控制。该控制装置1包含运算部11、存储部12、以及输入输出部13。运算部11构成为，通过基于存储于存储部12的程序等来执行运算处理，由此对控制装置1进行控制。在存储部12存储有用于控制机器人2的程序等。在输入输出部13连接有机器人2、三维形状测量装置3、拍摄装置4、以及传送带50等。此外，控制装置1是本发明的“计算机”的一个例子。
24.机器人2构成为由控制装置1控制，例如进行拣选作业。机器人2具有多轴臂、以及作为末端执行器而设置于多轴臂的前端的手部。多轴臂设置为用于使手部移动，手部设置为用于握持工件。机器人2构成为，在排出区域抓起传送带50上的工件，并使该工件向传送带50的外侧移动。即，机器人2设置为用于将传送带50上的工件从传送带50排出。
25.三维形状测量装置3设置为用于测量传送带50上的工件的三维形状。例如，三维形状测量装置3构成为，测量范围设定为传送带50的排出区域，测量被运送至传送带50的排出区域的工件的三维形状。三维形状测量装置3构成为，包含投射激光的投光部、以及接受由激光的测量对象物反射的反射光的受光部等，并计算到测量对象物为止的距离而生成测量结果(3d点组数据)。三维形状测量装置3的三维形状的测量间隔设定为预先设定好的第一时间间隔(例如，约1秒)。三维形状测量装置3的测量结果向控制装置1输出。
26.拍摄装置4设置为用于拍摄传送带50上的工件。例如，拍摄装置4构成为，拍摄范围设定为传送带50的整体，拍摄从传送带50的供给区域向排出区域运送的工件。拍摄装置4的拍摄间隔设定为比第一时间间隔小的预先设定好的第二时间间隔(例如，约0.01秒～约0.03秒)。拍摄装置4的拍摄结果(拍摄图像)向控制装置1输出。
27.在此，在每个第一时间间隔，从三维形状测量装置3向控制装置1输入测量结果，并且在每个第二时间间隔，从拍摄装置4向控制装置1输入拍摄结果。然而，控制装置1构成为，根据来自三维形状测量装置3以及拍摄装置4的输入，控制机器人2以及传送带50。
28.具体地，控制装置1构成为，根据三维形状测量装置3的测量结果，掌握工件的准确的形状、位置以及姿态。另外，控制装置1构成为，基于三维形状测量装置3的测量结果得到的工件的形状、位置以及姿态、传送带50的工件的搬运速度，计算机器人2拣选工件时的拣选位置(机器人2的手部的位置)、拣选姿态(机器人2的手部的方向)、以及拣选时机(机器人2的手部抓住工件的时机)。
29.此外，拣选时机是由传送带50搬运的工件通过排出区域的被拣选位置的时机。被拣选位置例如基于工件的位置、传送带50的工件的搬运速度、以及需要机器人2的拣选作业的准备的时间等而决定。拣选位置以及拣选姿态例如基于工件的形状、姿态以及被拣选位置等而决定。
30.另外，控制装置1构成为，在从由三维形状测量装置3进行测量起到由机器人2进行拣选作业为止的期间，基于拍摄装置4的拍摄结果来计算工件的位置以及姿态。由此，监控传送带50上的工件的移位。然后，控制装置1构成为，在检测到传送带50上的工件的移位的情况下，中断传送带50的工件的搬运，进行等待直到输入工件移位后的三维形状测量装置3的测量结果。其后，控制装置1构成为，在输入了工件的移动后的测量结果的情况下，使用该测量结果来重新计算拣选位置等，并且重新启动传送带50的工件的搬运。
[0031]-机器人控制系统的动作-[0032]
接下来，参见图2，对本实施方式所涉及的机器人控制系统100的动作(机器人控制方法)进行说明。此外，以下为了简化说明，对工件逐个向传送带50供给并且传送带50上未载置多个工件的情况进行说明。即，对如下情况进行说明：一个工件供给至传送带50的供给区域后，直到该工件从排出区域排出为止，新的工件不向供给区域供给，传送带50上的一个工件从排出区域排出后，新的工件向供给区域供给。另外，以下各步骤由控制装置1执行。
[0033]
首先，在三维形状测量装置3中，在每个第一时间间隔，测量传送带50的排出区域，该测量结果向控制装置1输出。另外，在拍摄装置4中，在每个比第一时间间隔小的第二时间间隔，拍摄传送带50的整体，该拍摄结果向控制装置1输出。
[0034]
然后，当工件向传送带50的供给区域供给时，该工件通过传送带50从供给区域朝向排出区域搬运。此时，当工件载置于传送带50的供给区域时，从拍摄装置4输出的拍摄结果中包含工件。另外，当工件通过传送带50被搬运到排出区域时，从三维形状测量装置3输出的测量结果中包含工件。
[0035]
此外，通过控制装置1调整传送带50的工件的搬运速度，以使其变成预定值。该预定值是预先设定好的值，例如设定为，在工件位于排出区域时，至少进行一次以上三维形状测量装置3所进行的三维形状的测量，并且在三维形状测量装置3所进行的三维形状的测量后，机器人2能够结束拣选作业。
[0036]
在控制装置1中，在图2的步骤s1中，判断是否从拍摄装置4输入了包含工件的拍摄结果。然后，在判断为从拍摄装置4输入了包含工件的拍摄结果的情况下，移至步骤s2。此外，在该情况下，工件载置于传送带50。另一方面，在判断为未从拍摄装置4输入包含工件的拍摄结果的情况(未输入拍摄结果的情况、以及输入了未包含工件的拍摄结果的情况)下，移至步骤s3。
[0037]
接下来，在步骤s2中，基于在步骤s1中输入的拍摄结果，计算工件的位置以及姿态。其后，移至步骤s3。
[0038]
接下来，在步骤s3中，判断是否从三维形状测量装置3输入了包含工件的测量结果。然后，在判断为从三维形状测量装置3输入了包含工件的测量结果的情况下，移至步骤s4。此外，在该情况下，工件通过传送带50搬运到排出区域。另一方面，在判断为未从三维形状测量装置3输入包含工件的测量结果的情况(未输入测量结果的情况，以及输入了未包含工件的测量结果的情况)下，返回至步骤s1。
[0039]
接下来，在步骤s4中，计算机器人2拣选工件时的拣选位置等。具体地，基于在步骤s3中输入的测量结果，掌握工件的准确的形状、位置以及姿态。然后，基于这些工件的形状、位置以及姿态、传送带50的工件的搬运速度，计算机器人2拣选工件时的拣选位置、拣选姿态以及拣选时机。
[0040]
接下来，在步骤s5中，判断是否从拍摄装置4输入了拍摄结果。此时，工件配置于传送带50的排出区域，在输入了拍摄结果的情况下，该拍摄结果中包含工件。然后，在判断为从拍摄装置4输入了拍摄结果的情况下，移至步骤s6。另一方面，在判断为未从拍摄装置4输入拍摄结果的情况下，移至步骤s11。
[0041]
接下来，在步骤s6中，基于在步骤s5中输入的拍摄结果，计算工件的位置以及姿态。
[0042]
接下来，在步骤s7中，使用基于拍摄装置4的拍摄结果的工件的位置以及姿态，判断在传送带50上工件是否移位了。即，在排除了传送带50的工件的搬运的移动的基础上，判断是否检测到工件的移位。例如，基于此次的拍摄结果的工件的位置以及姿态，与根据基于上次的测量结果或者拍摄结果的工件的位置以及姿态、传送带50的工件的搬运速度而推测的当前的工件的位置以及姿态一致，在该情况下，推断为工件未移位。然后，在判断为在传送带50上工件移位了的情况下，移至步骤s8。另一方面，在判断为在传送带50上工件未移位的情况下，移至步骤s11。
[0043]
接下来，在步骤s8中，中断传送带50的工件的搬运。即，暂时停止传送带50。
[0044]
接下来，在步骤s9中，判断是否从三维形状测量装置3输入了测量结果。此时，工件配置于传送带50的排出区域，在输入了测量结果的情况下，该测量结果中包含工件。然后，在判断为从三维形状测量装置3输入了测量结果的情况下，移至步骤s10。另一方面，在判断为未从三维形状测量装置3输入测量结果的情况下，重复进行步骤s9。即，控制装置1进行等待直到从三维形状测量装置3输入测量结果。
[0045]
接下来，在步骤s10中，重新计算拣选位置等，并且重新启动工件的搬运。具体地，基于在步骤s9中输入的测量结果，掌握在传送带50上移位后的工件的准确的形状、位置以及姿态。然后，基于移动后的工件的形状、位置以及姿态、传送带50的工件的搬运重新启动时机以及该时的搬运速度，计算机器人2拣选移动后的工件时的拣选位置、拣选姿态以及拣
选时机。
[0046]
接下来，在步骤s11中，判断工件是否到达传送带50的排出区域中的被拣选位置。即，判断基于三维形状测量装置3的测量结果的拣选时机是否到来。然后，在判断为工件到达被拣选位置的情况下，移至步骤s14。另一方面，在判断为工件未到达被拣选位置的情况下，移至步骤s12。
[0047]
然后，在步骤s14中，进行机器人2的工件的拣选作业。即，通过传送带50而被搬运的工件通过被拣选位置时由机器人2抓起。其后，移至返回。
[0048]
另外，在步骤s12中，判断是否从三维形状测量装置3输入了测量结果。然后，在判断为从三维形状测量装置3输入了测量结果的情况下，在步骤s13中，基于该输入的测量结果重新计算拣选位置等，并返回至步骤s5。即，在多次输入了包含工件的测量结果的情况下，使用最新的测量结果(之后输入的测量结果)来计算(更新)拣选位置等。另一方面，在判断为未从三维形状测量装置3输入测量结果的情况下，返回至步骤s5。
[0049]-效果-[0050]
在本实施方式中，如上述那样，通过设置拍摄间隔比三维形状测量装置3的测量间隔小的拍摄装置4，在从由三维形状测量装置3进行测量起到由机器人2进行拣选作业为止的期间，能够基于拍摄装置4的拍摄结果计算工件的位置，因而在传送带50上工件即使移位了也能够检测其移位。由此，能够从由三维形状测量装置3进行测量起到由机器人2进行拣选作业为止，监控传送带50上的工件。也就是说，通过设置拍摄间隔小的拍摄装置4来监控工件，能够对可掌握工件的准确的形状等的三维形状测量装置3中的测量间隔大的缺点进行弥补。
[0051]
另外，在本实施方式中，在检测到传送带50上的工件的移位的情况下，通过中断传送带50的工件的搬运，并进行等待直到输入三维形状测量装置3的测量结果，能够掌握移位后的工件的准确的形状、位置以及姿态，因而能够抑制机器人2的拣选作业失败。即，在从由三维形状测量装置3进行测量起到由机器人2进行拣选作业为止的期间，在传送带50上工件移位了的情况下，检测其移位而能够得到关于移动后的工件的三维形状测量装置3的测量结果，因而能够抑制机器人2的拣选作业失败。
[0052]
另外，在本实施方式中，通过基于拍摄装置4所作出的拍摄结果来计算工件的位置以及姿态，能够实现提高传送带50上的工件的移位的检测精度。
[0053]-其他实施方式-[0054]
此外，此次公开的实施方式在全部方面都是示例而不是限定性解释的根据。因此，本发明的技术性范围基于权利要求的记载来划分，而不是仅通过上述的实施方式来解释。另外，本发明的技术性范围中，包含与权利要求等同的意义以及范围内的全部变更。
[0055]
例如，在上述实施方式中，示出了机器人2对工件进行拣选作业的例子，但不限于此，机器人也可以对工件进行加工等。即，在上述实施方式中，示出了机器人2具有多轴臂以及手部的例子，但不限于此，机器人的结构可以是任何一种。
[0056]
另外，在上述实施方式中，作为根据三维形状测量装置3的测量结果而调整的机器人2的控制参数，示出了设定拣选位置、拣选姿态以及拣选时机的例子，但不限于此，作为根据三维形状测量装置的测量结果而调整的机器人的控制参数，也可以设定拣选力(机器人的手部抓起工件时的抓持力)等。
[0057]
另外，在上述实施方式中，在检测到传送带50上的工件的移位的情况下，示出了中断传送带50的工件的搬运的例子，但不限于此，在通过排出区域的面积、工件的搬运速度而检测到传送带上的工件的移位的情况下，可以使工件的搬运速度保持预定值原样不变，也可以使工件的搬运速度降低。
[0058]
另外，在上述实施方式中，示出了机器人2对通过传送带50搬运的工件进行拣选作业的例子，但不局限于此，机器人也可以对未通过传送带搬运的停止状态的工件进行拣选作业。例如，机器人可以对收纳于托盘的工件进行拣选作业。
[0059]
另外，在上述实施方式中，示出了在工件通过被拣选位置时进行拣选作业的例子，但不限于此，也可以在工件到达了被拣选位置时使传送带停止，由此在被拣选位置对停止状态的工件进行拣选作业。
[0060]
另外，在上述实施方式中，示出了在传送带50上未载置多个工件的例子，但不限于此，在传送带上也可以载置多个工件。即，在通过传送带搬运的工件从排出区域排出前，新的工件可以供给至供给区域。
[0061]
另外，在上述实施方式中，示出了三维形状测量装置3的测量范围设定为传送带50的排出区域的例子，但不限于此，三维形状测量装置的测量范围也可以设定为传送带的整体。
[0062]
另外，在上述实施方式中，示出了拍摄装置4的拍摄范围设定为传送带50的整体的例子，但不限于此，拍摄装置的拍摄范围也可以设定为传送带的排出区域。
[0063]
另外，在上述实施方式中，示出了基于拍摄装置4的拍摄结果来计算工件的位置以及姿态的例子，但不限于此，也可以基于拍摄装置的拍摄结果来仅计算工件的位置。
[0064]
另外，在上述实施方式中，拍摄装置4构成为拍摄机器人2的作业区域，拍摄装置4也可以设置为用于检测针对机器人2的作业区域的人的出入。
[0065]
工业上的可利用性
[0066]
本发明能够利用根据三维形状测量装置的测量结果来控制机器人的机器人控制系统、机器人控制方法以及程序。
[0067]
附图标记说明
[0068]
1：控制装置(计算机)；
[0069]
2：机器人；
[0070]
3：三维形状测量装置；
[0071]
4：拍摄装置；
[0072]
50：传送带；
[0073]
100：机器人控制系统。