專利名稱：物體取出系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于一個(gè)個(gè)地取出多個(gè)物體的物體取出系統(tǒng)(an objectpicking system)。本發(fā)明例如可用于一個(gè)個(gè)地從容器中取出工廠內(nèi)被不規(guī)則地容納在容器等中的工件的作業(yè)中。
背景技術(shù)：
例如就工廠的生產(chǎn)線而言，在將多個(gè)工件按不規(guī)則且隨機(jī)配置放置在容器內(nèi)的情況下，以其原狀態(tài)安全且切實(shí)地取出各個(gè)工件從省力化的觀點(diǎn)看是有利的。以前，已知通過配備用于檢測(cè)工件位置、姿勢(shì)等的視覺傳感器的機(jī)器人系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)這種工件取出作業(yè)。在由機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)不規(guī)則地配置在容器內(nèi)的工件執(zhí)行取出作業(yè)的情況下，若其它工件未重疊在要求取出的工件(下面稱為‘取出對(duì)象工件’)上，則可根據(jù)由視覺傳感器得到的工件的外觀信息等，控制機(jī)器人機(jī)構(gòu)部，通過通常的取出動(dòng)作把持取出對(duì)象工件并將其取出。
但是，在其它工件至少部分重疊在取出對(duì)象工件上的情況下，若在該狀態(tài)下抬起取出對(duì)象工件，則擔(dān)心重疊在取出對(duì)象工件上的其它工件下落到容器內(nèi)，或在其后的搬運(yùn)中被放出到工廠內(nèi)。另外，若工件下落，則還擔(dān)心與其它工件沖突，產(chǎn)生工件彼此損傷或沖突引起的噪聲。
在這種狀態(tài)下，現(xiàn)有的機(jī)器人系統(tǒng)中一般執(zhí)行優(yōu)先作業(yè)者安全的工件取出作業(yè)。即，在通過視覺傳感器檢測(cè)到其它工件至少部分重疊在取出對(duì)象工件上的情況下，將對(duì)這種取出對(duì)象工件的取出作業(yè)設(shè)為下次作業(yè)，取出沒有工件重疊的其它取出對(duì)象工件。例如，特開平9-91441號(hào)公報(bào)(JP-A-9-91441)中公開了在使用機(jī)器人的部件取出系統(tǒng)中、利用圖像處理來檢測(cè)有無取出對(duì)象部件與其它部件之間的‘干涉’(接觸、接近、重復(fù))的干涉檢測(cè)方法。
但是，在將與其它工件間產(chǎn)生干涉的取出對(duì)象工件的取出作業(yè)設(shè)為下次作業(yè)的上述方法中，有時(shí)由于工件彼此的重疊狀態(tài)而不能直至最后取出這種取出對(duì)象工件。此時(shí)，因?yàn)槲慈〕鋈恐丿B于該取出對(duì)象工件下的工件，所以擔(dān)心作業(yè)效率顯著下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種物體取出系統(tǒng)，就用于一個(gè)個(gè)地取出不規(guī)則地放置的多個(gè)物體的物體取出系統(tǒng)而言，對(duì)于其它物體至少部分重疊在其上的取出對(duì)象物體，避免取出作業(yè)中的物體的下落或與之相伴的物體損傷，并且不將取出作業(yè)設(shè)為下次作業(yè)地進(jìn)行實(shí)施，所以是一種安全并防止作業(yè)效率的降低的物體取出系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種物體取出系統(tǒng)，具備檢測(cè)部，作為圖像、檢測(cè)相互至少部分重疊設(shè)置的多個(gè)物體中的取出對(duì)象物體；存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)具有與取出對(duì)象物體相同外觀的基準(zhǔn)物體的規(guī)定部分的外觀信息；判斷部，根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部中的基準(zhǔn)物體的外觀信息，判斷在檢測(cè)部檢測(cè)的取出對(duì)象物體的圖像中、對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)物體的規(guī)定部分的取出對(duì)象物體的檢查部分是否被其它物體所隱蔽；控制部，根據(jù)判斷部的判斷結(jié)果，確定取出對(duì)象物體的取出動(dòng)作，輸出取出動(dòng)作的控制信號(hào)；和取出機(jī)構(gòu)，根據(jù)從控制部輸出的控制信號(hào)，對(duì)取出對(duì)象物體完成取出動(dòng)作。取出機(jī)構(gòu)可由機(jī)器人機(jī)構(gòu)部構(gòu)成。
在上述物體取出系統(tǒng)中，取出機(jī)構(gòu)可具備機(jī)器人機(jī)構(gòu)部。
另外，當(dāng)判斷部判斷為取出對(duì)象物體的檢查部分被其它物體所隱蔽時(shí)，控制部確定的取出動(dòng)作包含傾斜取出對(duì)象物體的動(dòng)作，以使檢查部分沿重力方向?qū)嵸|(zhì)上變得比取出對(duì)象物體的剩余部分還低。
另外，取出機(jī)構(gòu)可具備可把持取出對(duì)象物體的機(jī)械手，控制部根據(jù)判斷部的判斷結(jié)果，選擇在取出機(jī)構(gòu)完成取出動(dòng)作時(shí)使用的機(jī)械手的種類，指示給取出機(jī)構(gòu)。
此時(shí)，控制部根據(jù)判斷部的判斷結(jié)果，確定機(jī)械手把持的取出對(duì)象物體的把持部位，指示給取出機(jī)構(gòu)。


本發(fā)明的上述和其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)通過關(guān)聯(lián)附圖的以下最佳實(shí)施方式的說明將變得更加明顯。在附圖中圖1是表示本發(fā)明的物體取出系統(tǒng)的基體構(gòu)成框圖。
圖2是代表性地表示本發(fā)明一實(shí)施方式的物體取出系統(tǒng)的整體構(gòu)成的圖。
圖3A是表示圖2的物體取出系統(tǒng)中的取出對(duì)象工件的整體模型和部分模型的事先示教例的圖。
圖3B是表示圖3A的整體模型和部分模型的原點(diǎn)的位置關(guān)系的表格。
圖4是表示圖2的物體取出系統(tǒng)執(zhí)行的物體取出步驟的流程圖。
圖5是關(guān)聯(lián)整體模型和部分模型來表示其它工件部分地重疊在實(shí)際的取出對(duì)象工件上的狀態(tài)的一例的圖。
圖6A是概念地說明其它工件重疊的取出對(duì)象工件的取出方法的圖。
圖6B是說明由圖2的物體取出系統(tǒng)執(zhí)行的圖6A的取出方法的圖。
圖7是表示可由圖2的物體取出系統(tǒng)取出的、相互至少部分重疊的多個(gè)工件的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖中，對(duì)相同或類似的構(gòu)成要素附加共同的參照符號(hào)。
參照附圖，圖1表示本發(fā)明的物體取出系統(tǒng)10的基體構(gòu)成。物體取出系統(tǒng)10構(gòu)成為具備檢測(cè)部12，作為圖像、檢測(cè)相互至少部分重疊放置的多個(gè)物體中的要求取出的物體(下面稱之為‘取出對(duì)象物體Q’)；存儲(chǔ)部14，存儲(chǔ)具有與取出對(duì)象物體Q相同外觀的基準(zhǔn)物體R(下面稱為‘基準(zhǔn)物體R’)的規(guī)定部分的外觀信息；判斷部16，根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部14中的基準(zhǔn)物體R的外觀信息，判斷在檢測(cè)部12檢測(cè)的取出對(duì)象物體Q的圖像中、對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)物體R的規(guī)定部分的取出對(duì)象物體Q的檢查部分是否被其它物體所隱蔽；控制部18，根據(jù)判斷部16的判斷結(jié)果，確定取出對(duì)象物體Q的取出動(dòng)作，輸出取出動(dòng)作的控制信號(hào)；和取出機(jī)構(gòu)20，根據(jù)從控制部18輸出的控制信號(hào)，對(duì)取出對(duì)象物體Q完成取出動(dòng)作。
圖2代表性地表示具有上述基本構(gòu)成的本發(fā)明一實(shí)施方式的物體取出系統(tǒng)300的整體構(gòu)成。圖示實(shí)施方式的物體取出系統(tǒng)30是包含機(jī)械手及視覺傳感器的機(jī)器人系統(tǒng)，可從容器32中一個(gè)個(gè)地取出不規(guī)則且隨機(jī)重疊容納于箱狀容器32中的多個(gè)工件W。
作為檢測(cè)作為取出對(duì)象物體Q(圖1)的工件W的檢測(cè)部12(圖1)、物體取出系統(tǒng)30具備構(gòu)成三維視覺傳感器的傳感器頭部的投光器34和攝像機(jī)36。投光器34將狹縫光或疑似狹縫光作為參照光，投光到工件W上。這里，所謂‘疑似狹縫光’是通過沿平面掃描點(diǎn)光而形成為狹縫狀的光。攝像機(jī)36用作檢測(cè)從投光器34投光到工件W上的參照光的反射光的感光器發(fā)揮作用。攝像機(jī)36還用于求出計(jì)測(cè)對(duì)象(即工件W)的二維特征量。
另外，物體取出系統(tǒng)30還具備包含存儲(chǔ)部14、判斷部16和控制部18(圖1)的機(jī)器人控制器38；和作為連接于機(jī)器人控制器38而被控制的取出機(jī)構(gòu)20(圖1)的機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40。如圖所示，構(gòu)成三維視覺傳感器的傳感器頭部的投光器34和攝像機(jī)36與作為工具、即終端受動(dòng)器的機(jī)械手42一起，被裝配在機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40的臂前端的法蘭部44上。機(jī)器人控制器38也用作三維視覺傳感器的圖像處理/控制部。即，機(jī)器人控制器38被連接于投光器34和攝像機(jī)36上，執(zhí)行投光器34的投光動(dòng)作和攝像機(jī)36的攝像動(dòng)作的控制、攝像機(jī)36攝像的圖像的取入及圖像處理在、以及后述的各種處理。
機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40具有固有的基坐標(biāo)系(也稱為機(jī)器人坐標(biāo)系)。另外，在機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40的臂前端的法蘭部44中，設(shè)定相對(duì)法蘭部44固定的機(jī)器接口(メカニカルインタフエ一ス)坐標(biāo)系(也稱為法蘭坐標(biāo)系)48。法蘭坐標(biāo)系48中的部件的位置和姿勢(shì)對(duì)應(yīng)于機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40的當(dāng)前位置和姿勢(shì)，在機(jī)器人坐標(biāo)系46上變位。因此，表示兩個(gè)坐標(biāo)系46、48中的位置和姿勢(shì)的數(shù)據(jù)可使用存儲(chǔ)在機(jī)器人控制器38內(nèi)的存儲(chǔ)器中的適當(dāng)參數(shù)，隨時(shí)相互變換。
在上述構(gòu)成中，三維視覺傳感器的校準(zhǔn)完成，將由此得到的各數(shù)據(jù)(即校準(zhǔn)數(shù)據(jù))存儲(chǔ)在機(jī)器人控制器38內(nèi)的存儲(chǔ)器中。在校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中包含用于計(jì)算從投光器34投光到工件W上的狹縫光在空間何處構(gòu)成平面(即參照光面)的數(shù)據(jù)、和用于計(jì)算攝像機(jī)36的光軸朝向哪個(gè)方向的數(shù)據(jù)等。
另外，在三維視覺傳感器的傳感器頭部中設(shè)定固有的傳感器坐標(biāo)系50。法蘭坐標(biāo)系48與傳感器坐標(biāo)系50成為通過存儲(chǔ)在機(jī)器人控制器38內(nèi)的存儲(chǔ)器中的變換矩陣[Sf]來相互關(guān)聯(lián)。對(duì)由攝像機(jī)36得到的基于二維和三維圖像處理的檢測(cè)信息通過各個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，作為共同的傳感器坐標(biāo)系50中的數(shù)據(jù)，輸出到機(jī)器人控制器38。另外，校準(zhǔn)的具體方法、變換矩陣[Sf]的求出方法等是公知的，省力細(xì)節(jié)。
下面，參照?qǐng)D3A-圖7，說明由上述帶機(jī)械手/視覺傳感器的機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成的物體取出系統(tǒng)30中的、不規(guī)則且隨機(jī)重疊容納在容器32中的多個(gè)工件W的取出作業(yè)。
在機(jī)器人控制器38中，事先示教表現(xiàn)工件W整體的模型(下面稱為整體模型)和表現(xiàn)工件W的周圍附近的期望部位的模型(下面稱為部分模型)。這里，參照?qǐng)D3A和圖3B來說明工件W的整體模型和部分模型的事先示教。
在工件W的整體模型和部分模型的事先示教時(shí)，首先，將多個(gè)工件W中的任意一個(gè)工件WR作為示教用基準(zhǔn)物體R(圖1)，配置在其整體收容于攝像機(jī)36的視野中的部位。另外，在機(jī)器人控制器38的控制下，由攝像機(jī)36執(zhí)行攝像，取得例如圖3A所示的二維圖像(橢圓形)。機(jī)器人控制器38對(duì)取得的二維圖像進(jìn)行圖像處理，將關(guān)聯(lián)于一個(gè)整體模型M(由虛線包圍的矩形區(qū)域內(nèi)的圖像)和幾個(gè)(圖中為2個(gè))部分模型m1、m2(用虛線包圍的矩形區(qū)域內(nèi)的圖像)的數(shù)據(jù)(即外觀信息)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(存儲(chǔ)部14(圖1))中。
存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包含各模型M、m1、m2的形狀信息、整體模型M在圖像上的位置和姿勢(shì)(或旋轉(zhuǎn)角度)、以及整體模型M與各部分模型m1、m2之間在圖像上的相對(duì)位置關(guān)系。例如，圖3A中，存儲(chǔ)整體模型M的原點(diǎn)P0(代表整體模型M的位置的期望點(diǎn)例如圖像上的工件W的重心(例如既定值))、與部分模型m1、m2的各自的原點(diǎn)P1、P2(代表各部分模型m1、m2的位置的期望點(diǎn)例如對(duì)應(yīng)于圖像上的各部分模型m1、m2的工件WR的一部分重心(例如既定值，但是在圖中采用重心之外的點(diǎn)))的位置和方向(由以圖像上提供的坐標(biāo)軸為基準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)角度表示)作為外觀信息而被存儲(chǔ)。
圖3B作為這些存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一例，以表格形式表示整體模型M的原點(diǎn)P0與部分模型m1、m2的原點(diǎn)P1、P2的位置和旋轉(zhuǎn)角度的數(shù)據(jù)。另外，用上述方法示教的部分模型m的個(gè)數(shù)不限于2個(gè)，也可以是任意個(gè)。
下面，根據(jù)表示關(guān)聯(lián)于機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40的動(dòng)作和計(jì)算過程的機(jī)器人控制器38的處理流程的圖4的流程圖步驟來說明物體取出系統(tǒng)30的工件W的取出作業(yè)。
步驟S1使機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40向計(jì)測(cè)位置移動(dòng)。計(jì)測(cè)位置是事先示教的位置，例如是容納多個(gè)工件W的容器32的中心點(diǎn)的上方、可將幾個(gè)工件W的圖像收容于攝像機(jī)36的視野中的位置。
步驟S2在計(jì)測(cè)位置執(zhí)行攝像機(jī)36的攝像，取得幾個(gè)工件W的二維圖像。
步驟S3處理取得的二維圖像，嘗試檢測(cè)對(duì)應(yīng)于整體模型M的工件W(即取出對(duì)象的工件WQ(圖5))的圖像。在對(duì)應(yīng)于整體模型M的圖像檢測(cè)中，可采用例如將整體模型M用于模板中的模板匹配法。另外，基于模板匹配法的整體模型對(duì)應(yīng)圖像的檢測(cè)方法是公知的，省略細(xì)節(jié)。
步驟S4若步驟S3的檢測(cè)不成功，則判斷為容器32內(nèi)無工件W，結(jié)束處理。當(dāng)步驟S3的檢測(cè)成功時(shí)，前進(jìn)到步驟S5。
步驟S5在對(duì)應(yīng)于整體模型M的工件WQ的圖像上，計(jì)算對(duì)應(yīng)于各部分模型m1、m2的工件部分(即檢查部分)可存在的區(qū)域(通常為向圖3A的矩形區(qū)域附加規(guī)定余裕的區(qū)域下面稱為存在區(qū)域)。這里，首先參照事先示教的整體模型M的位置和旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)(圖3B)，推定對(duì)應(yīng)于整體模型M的工件WQ的、在圖像上距整體模型M的位置和姿勢(shì)的偏差。之后，根據(jù)推定的工件WQ的位置和姿勢(shì)的偏差、與事先示教的部分模型m1、m2的位置和旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)(圖3B)，計(jì)算對(duì)應(yīng)于各部分模型m1、m2的工件部分的存在區(qū)域(圖5中由虛線表示的矩形區(qū)域)n1、n2。
步驟S6在由步驟S5計(jì)算的存在區(qū)域n1、n2內(nèi)，嘗試檢測(cè)對(duì)應(yīng)于各部分模型m1、m2的工件部分(檢查部分)。
步驟S7存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于各部分模型m1、m2的工件部分的檢查成功與否。這里，‘檢測(cè)成功’意味著其它工件未重疊于該工件部分上，‘檢測(cè)不成功’意味著其它工件重疊于該工件部分上。例如圖5所示，雖在存在區(qū)域n2內(nèi)檢測(cè)到對(duì)應(yīng)于部分模型m2的工件部分，但在存在區(qū)域n1內(nèi)未能檢測(cè)對(duì)應(yīng)于部分模型m1的部分的情況下，可判斷為由步驟S3檢測(cè)到的對(duì)應(yīng)于整體模型M的工件WQ中的、對(duì)應(yīng)于部分模型m1的工件部分被其它工件W所隱蔽。另外，圖5在同一畫面中表示整體模型M的示教時(shí)的圖像與實(shí)際檢測(cè)到的工件WQ的圖像，以便能比較它們的位置和姿勢(shì)。在工件WQ的圖像中，P0表示整體模型M的原點(diǎn)，P0’表示對(duì)應(yīng)于P0的工件WQ的原點(diǎn)。
步驟S8在傳感器坐標(biāo)系50(圖2)上求出從對(duì)應(yīng)于整體模型M的工件WQ的原點(diǎn)P0’、至對(duì)應(yīng)于各部分模型m1、m2的工件部分的原點(diǎn)的矢量Vi(這里i＝1、2)。另外，因?yàn)閂i為二維信息，不包含進(jìn)深方向的信息，所以設(shè)傳感器坐標(biāo)系50中的Z分量＝0。
在上述步驟S8之前，采用如下步驟，即使用整體模型M與部分模型m1、m2，先檢測(cè)對(duì)應(yīng)于整體模型M的工件WQ，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)對(duì)應(yīng)于各部分模型m1、m2的工件部分(檢查部分)。但是，也可后檢測(cè)對(duì)應(yīng)于整體模型M的工件WQ，并且可以不使用整體模型M。例如，可僅存儲(chǔ)多個(gè)部分模型，將其中的一個(gè)處理成上述整體模型那樣的基準(zhǔn)模型。
另外，也可采用對(duì)全部模型單獨(dú)檢測(cè)對(duì)應(yīng)工件部分的步驟，代替先檢測(cè)對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)模型的工件部分，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果來檢測(cè)對(duì)應(yīng)于其它模型的工件部分的上述步驟。此時(shí)，通過相互比較事先示教的全部模型的相對(duì)位置關(guān)系與實(shí)際檢測(cè)到的對(duì)應(yīng)工件部分的相對(duì)位置關(guān)系，可判斷每個(gè)模型有無隱蔽。
步驟S9就對(duì)應(yīng)于整體模型M的工件WQ(即這次的取出對(duì)象工件)而言，使用三維視覺傳感器，計(jì)測(cè)工件整體的三維位置/姿勢(shì)，取得數(shù)據(jù)。將取得的工件WQ整體的位置和姿勢(shì)數(shù)據(jù)用矩陣[Wa]表示并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(存儲(chǔ)部14(圖1))中。[Wa]是＝[Na，Oa，Aa，Pa]。這里，Na，Oa，Aa，Pa分別是法線矢量、定向矢量、接近矢量和位置矢量。
步驟S10作為基準(zhǔn)把持姿勢(shì)，存儲(chǔ)上述接近矢量Aa與‘工具方向’(終端受動(dòng)器對(duì)工作產(chǎn)生作用的方向在圖示的實(shí)施方式中，機(jī)械手42(圖2)接近工件W的方向)一致的機(jī)械手42的姿勢(shì)。
步驟S11邊將機(jī)械手42維持在基準(zhǔn)把持姿勢(shì)，邊使機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40向把持位置(機(jī)械手42開閉動(dòng)作時(shí)的位置)移動(dòng)。
步驟S12關(guān)閉機(jī)械手42，把持工件WQ?？墒孪仁窘坦ぜQ上的把持部位。
步驟S13在步驟S7存儲(chǔ)的檢測(cè)結(jié)果中，若對(duì)應(yīng)于部分模型m1、m2的工件部分均檢測(cè)成功，則前進(jìn)到步驟S14。另外，若對(duì)應(yīng)于部分模型m1、m2的工件部分的至少一方檢測(cè)不成功，則前進(jìn)到步驟S15。
步驟S14控制機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40，在將機(jī)械手42維持在基準(zhǔn)把持姿勢(shì)的狀態(tài)下，抬起在步驟S12中把持的工件WQ，搬運(yùn)到程序指定的部位，返回步驟S1。若對(duì)應(yīng)于部分模型m1、m2的工件部分均檢測(cè)成功，則判斷為其它工件未重疊于取出對(duì)象的工件WQ上，所以即便保持基準(zhǔn)把握姿勢(shì)不變地抬起工件WQ，也可認(rèn)為未引起工件下落等缺陷。
步驟S15通過計(jì)算來確定機(jī)械手42的姿勢(shì)的變更內(nèi)容。若對(duì)應(yīng)于部分模型m1、m2的工件部分的至少一方檢測(cè)不成功，則判斷為其它工件重疊于取出對(duì)象的工件WQ上，所以若保持基準(zhǔn)把握姿勢(shì)不變地抬起工件WQ，則擔(dān)心重疊的其它工件下落到容器32(圖2)內(nèi)，或在搬運(yùn)途中放出到工廠內(nèi)。因此，變更機(jī)械手42的姿勢(shì)后執(zhí)行工件WQ的取出。
例如，如圖6A和圖6B所示，可采用沿對(duì)應(yīng)于其它工件重疊的位置選擇的方向傾斜機(jī)械手42后、傾斜取出工件WQ的方式。傾斜機(jī)械手42的方向只要如下設(shè)定即可，即，如圖6A所示，以基準(zhǔn)把持姿勢(shì)(對(duì)應(yīng)于接近矢量Aa的方向)為基準(zhǔn)，其它工件W重疊在工件WQ上的部位、即不能檢測(cè)到對(duì)應(yīng)于部分模型的工件部分(檢查部分)的部位沿重力方向?qū)嵸|(zhì)上變得比工件WQ的剩余部分還低。此時(shí)，機(jī)械手42的傾斜量可作為既定值來事先對(duì)每個(gè)部分模型存儲(chǔ)。
步驟S16根據(jù)步驟S15的計(jì)算結(jié)果，從基準(zhǔn)把持姿勢(shì)變更機(jī)械手42的姿勢(shì)，配置成傾斜姿勢(shì)。
步驟S17將其它工件不重疊于工件WQ上的部位、即不能檢測(cè)對(duì)應(yīng)工件部分(檢查位置)的部分模型不存在的部位設(shè)為前端，使機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40移動(dòng)。此時(shí)，例如只要使機(jī)械手42執(zhí)行使上述矢量Vi的符號(hào)反轉(zhuǎn)的移動(dòng)量-Vi的移動(dòng)即可。圖6B表示步驟S16和步驟S17中的機(jī)械手42的動(dòng)作。
或者，也可根據(jù)以基準(zhǔn)把持姿勢(shì)把持工件WQ時(shí)的機(jī)械手42的位置和姿勢(shì)(對(duì)應(yīng)于工件WQ的位置和姿勢(shì))的數(shù)據(jù)[Wa]，通過計(jì)算求出傾斜時(shí)的機(jī)械手42的位置和姿勢(shì)[Wb]＝[Nb，Ob，Ab，Pb]、以及傾斜拔出工件WQ時(shí)的機(jī)械手42的位置和姿勢(shì)[Wc]＝[Nc，Oc，Ac，Pc]，使機(jī)械手42從基準(zhǔn)把持姿勢(shì)向[Wb]和[Wc]的位置依次動(dòng)作。下面說明具體的計(jì)算方法。
首先，如下定義新的坐標(biāo)系[Wn]＝[Nn，On，An，Pn]。
An＝AaOn＝(An×([Uf]*[Sf]*Vi))/‖An×([Uf]*[Sf]*Vi)‖Nn＝On×AnPn＝Pa這里，[Uf]是表示工件圖像檢測(cè)中的法蘭坐標(biāo)系48(圖2)的位置和姿勢(shì)的矩陣。另外，“×”是矢量外積的運(yùn)算符，“*”是積的運(yùn)算符。
在上述坐標(biāo)系[Wn]中，將旋轉(zhuǎn)軸設(shè)定成Y軸。因此，若由Rot[Y，α]表示繞Y軸旋轉(zhuǎn)α度的坐標(biāo)變換，則成為[Wb]＝[Wn]*Rot[Y，α]*Inv[Wn]*[Wa]。這里，Inv[Wn]是[Wn]的逆矩陣。
另外，就[Wc]而言，若定義[Wm]＝[Wn]*Rot[Y，α]，則可計(jì)算Nc＝NbOc＝ObAc＝AbPc＝Pb-β*Nm(其中，β為取出量)步驟S18控制機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40，若抬起把持在機(jī)械手42中的工件WQ，則搬運(yùn)到程序指定的部位，返回步驟S1。
在上述工件取出作業(yè)中，采用傾斜機(jī)械手42(工具)、在傾斜狀態(tài)下取出工件WQ的方法，但取出方法可對(duì)應(yīng)于工件WQ的形狀或容器32內(nèi)的工件WQ的配置來變更。例如考慮如下方法，在傾斜取出工件WQ時(shí)容器32與機(jī)械手42產(chǎn)生相互干涉的情況下，首先將工件WQ把持在基準(zhǔn)把持姿勢(shì)的機(jī)械手42上后，繞軸線使機(jī)械手42慢慢旋轉(zhuǎn)，抖落重疊于工件WQ上的工件W后，抬起工件WQ，或與普通的取出速度相比慢慢地使機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40動(dòng)作，在工件WQ下落的情況下，減輕其震動(dòng)，或保持基準(zhǔn)把持姿勢(shì)不變地使機(jī)械手42向不與容器32產(chǎn)生干涉的位置移動(dòng)后，傾斜機(jī)械手42。
在上述工件取出作業(yè)中，步驟S11和S12可產(chǎn)生由其它工件隱蔽工件WQ上的規(guī)定把持部位的情況。為了解決該問題，使這種把持部位包含于檢測(cè)工件圖像與整體模型的模板匹配時(shí)的重點(diǎn)檢查部位中、或使這種把持部位包含于事先示教的部分模型之一中是有利的。參照?qǐng)D7來說明前者的方法。
圖7從上方表示出分別具有大小兩個(gè)孔H1、H2的多個(gè)工件W1、W2、W3...不規(guī)則且隨機(jī)重疊設(shè)置的狀態(tài)。當(dāng)把持這種方式的工件時(shí)，例如對(duì)具有孔的機(jī)械部件等一般執(zhí)行使機(jī)械手42(圖2)的手指動(dòng)作以插入工件的孔H1或H2中后從內(nèi)側(cè)展開。對(duì)于這種工件，為了檢測(cè)工件彼此的隱蔽狀態(tài)并且執(zhí)行工件取出作業(yè)，與上述作業(yè)例一樣，首先示教整體模型與部分模型。
作為示教的部分模型，例如也可將部分模型m1(圖3A)設(shè)定為‘包含孔H1的區(qū)域’，將部分模型m2(圖3A)設(shè)定為‘包含孔H2的區(qū)域’。由此，與上述作業(yè)例一樣，可通過部分模型m1、m2的檢測(cè)成功與否來判斷對(duì)應(yīng)于整體模型的工件孔H1、H2是否被其它工件塞隹。
因此，在通過與整體模型的模板匹配檢測(cè)出兩個(gè)孔H1、H2露出的工件W1的情況下，只要首先取出工件W1即可。但是，有時(shí)也由于某種原因而不能檢測(cè)工件W1。此時(shí)，通過模板匹配檢測(cè)出僅一個(gè)孔塞住的其它工件W2、W3，首先執(zhí)行這種工件W2、W3的把持和取出。在圖示的例子中，事先準(zhǔn)備適于把持大小兩個(gè)孔H1、H2各個(gè)的兩種機(jī)械手，選擇可適于在檢測(cè)到的工件W2、W3上未被隱蔽的孔的機(jī)械手，對(duì)未被隱蔽的孔完成機(jī)械手的把持動(dòng)作，執(zhí)行工件取出作業(yè)。
具體而言，在作為取出對(duì)象、檢測(cè)到工件W2的情況下，選擇把持小尺寸孔H1的機(jī)械手，指示把持孔H1的動(dòng)作，執(zhí)行工件W2的把持及取出。另外，在作為取出對(duì)象、檢測(cè)到工件W3的情況下，選擇把持大尺寸孔H2的機(jī)械手，指示把持孔H2的動(dòng)作，執(zhí)行工件W3的把持及取出。這里，機(jī)械手的選擇可通過將配備兩種機(jī)械手的雙機(jī)械手安裝在機(jī)器人機(jī)構(gòu)部中，切換機(jī)器人機(jī)構(gòu)部或機(jī)械手的姿勢(shì)來實(shí)施，或者通過使用自動(dòng)工具變換器，根據(jù)需要將各個(gè)機(jī)械手安裝在機(jī)器人機(jī)構(gòu)部中來實(shí)施。另外，在可由同一機(jī)械手把持圖6的工件中的兩個(gè)孔H1、H2的情況下，只要對(duì)應(yīng)于檢測(cè)到的工件的孔的隱蔽狀態(tài)，指示把持未被隱蔽的孔并執(zhí)行工件取出作業(yè)即可。
以上關(guān)聯(lián)最佳實(shí)施方式來說明本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離后述的權(quán)利要求范圍的精神和公開范圍下，可進(jìn)行各種修正和變更。
權(quán)利要求
1.一種物體取出系統(tǒng)，具備檢測(cè)部(12；34、36)，作為圖像、檢測(cè)相互至少部分重疊放置的多個(gè)物體中的取出對(duì)象物體(Q)；存儲(chǔ)部(14；38)，存儲(chǔ)具有與所述取出對(duì)象物體相同外觀的基準(zhǔn)物體(R)的規(guī)定部分的外觀信息；判斷部(16；38)，根據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)部中的所述基準(zhǔn)物體的所述外觀信息，判斷在所述檢測(cè)部檢測(cè)的所述取出對(duì)象物體的所述圖像上、對(duì)應(yīng)于所述基準(zhǔn)物體的所述規(guī)定部分的該取出對(duì)象物體的檢查部分是否被其它物體所隱蔽；控制部(18；38)，根據(jù)所述判斷部的判斷結(jié)果，確定所述取出對(duì)象物體的取出動(dòng)作，輸出該取出動(dòng)作的控制信號(hào)；和取出機(jī)構(gòu)(20；40，42)，根據(jù)從所述控制部輸出的所述控制信號(hào)，對(duì)所述取出對(duì)象物體完成所述取出動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體取出系統(tǒng)，其特征在于所述取出機(jī)構(gòu)具備機(jī)器人機(jī)構(gòu)部(40)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體取出系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)所述判斷部判斷為所述取出對(duì)象物體的所述檢查部分被其它物體所隱蔽時(shí)，所述控制部確定的所述取出動(dòng)作包含傾斜該取出對(duì)象物體的動(dòng)作，以使該檢查部分沿重力方向?qū)嵸|(zhì)上變得比該取出對(duì)象物體的剩余部分還低。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體取出系統(tǒng)，其特征在于所述取出機(jī)構(gòu)具備可把持所述取出對(duì)象物體的機(jī)械手(42)，所述控制部根據(jù)所述判斷部的所述判斷結(jié)果，選擇在該取出機(jī)構(gòu)完成所述取出動(dòng)作時(shí)使用的該機(jī)械手的種類，指示給該取出機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的物體取出系統(tǒng)，其特征在于所述控制部根據(jù)所述判斷部的所述判斷結(jié)果，確定所述機(jī)械手把持的所述取出對(duì)象物體的把持部位，指示給所述取出機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于一個(gè)個(gè)地取出多個(gè)物體的物體取出系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備檢測(cè)部，作為圖像、檢測(cè)相互至少部分重疊設(shè)置的多個(gè)物體中的取出對(duì)象物體；存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)具有與取出對(duì)象物體相同外觀的基準(zhǔn)物體的規(guī)定部分的外觀信息；判斷部，根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部中的基準(zhǔn)物體之外觀信息，判斷在檢測(cè)部檢測(cè)的取出對(duì)象物體的圖像中、對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)物體的規(guī)定部分的取出對(duì)象物體的檢查部分是否被其它物體所隱蔽；控制部，根據(jù)判斷部的判斷結(jié)果，確定取出對(duì)象物體的取出動(dòng)作，輸出取出動(dòng)作的控制信號(hào)；和取出機(jī)構(gòu)，根據(jù)從控制部輸出的控制信號(hào)，對(duì)取出對(duì)象物體實(shí)現(xiàn)取出動(dòng)作。取出機(jī)構(gòu)可由機(jī)器人機(jī)構(gòu)部構(gòu)成。
文檔編號(hào)G06T7/00GK1699033SQ200510066339
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者伴一訓(xùn), 管野一郎 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社