專利名稱：工件取出方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工件取出方法。本發(fā)明尤其涉及用于從散裝且未排列整齊的狀態(tài)的多個(gè)工件中將工件一個(gè)個(gè)地取出的情況下的工件取出方法。本申請(qǐng)基于2008年10月10日在日本提出申請(qǐng)的特愿2008-264030號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，在此援引其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
已知這樣一種技術(shù)在機(jī)器人取出工件時(shí)，通過攝像機(jī)對(duì)處于散裝狀態(tài)的工件進(jìn)行攝影，將得到的二維圖像與主模型(master model)進(jìn)行比較，在一致度為閾值以上的情況下握持該工件(參照專利文獻(xiàn)1)。作為存儲(chǔ)的主模型，有包含工件的全體的第一主模型和與握持位置相對(duì)應(yīng)的第二主模型。專利文獻(xiàn)1 日本特開2002-200588號(hào)公報(bào)在上述關(guān)聯(lián)技術(shù)中，通過將二維圖像與第一主模型對(duì)照，抽出作為握持可能候補(bǔ)的工件。然后，通過將抽出的握持可能工件與第二主模型對(duì)照，從而判斷該工件是否能夠握持。但是，實(shí)際的散裝的工件被重疊裝載的情況較多，存在這樣的狀態(tài)的工件的圖像和預(yù)先算出的握持姿勢(shì)的匹配(matching)困難的問題。另外，細(xì)長(zhǎng)形狀的工件或復(fù)雜形狀的工件，在取出時(shí)掛住其他的工件而導(dǎo)致其他的工件也一起被取出的可能性較高。因此，需要考慮取出方向并選擇合適的握持位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述課題而做出的，其目的在于提供一種工件取出方法，能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行工件的取出，并且，能夠防止取出工件時(shí)與其他的工件發(fā)生掛住。本發(fā)明為了解決上述課題而采用以下的方法。(1)本發(fā)明的工件取出方法，具有以下工序?qū)Υ硇缘牟糠中螤?、所述代表性的部分形狀中的一個(gè)或多個(gè)握持位置、以及各所述握持位置的優(yōu)先次序進(jìn)行存儲(chǔ)的工序；對(duì)裝載的多個(gè)工件進(jìn)行感測(cè)并取得圖像信息的工序；進(jìn)行所述圖像信息的邊緣檢測(cè)，識(shí)別各工件中露出部分的工序；將所述露出部分中、具有所述代表性的部分形狀的露出部分作為選擇部分進(jìn)行選擇的工序；在所述選擇部分中，對(duì)與所述代表性的部分形狀一致的一個(gè)或多個(gè)一致部分進(jìn)行檢測(cè)的工序；根據(jù)所述優(yōu)先次序，從所述一致部分中所包含的一個(gè)或多個(gè)所述握持位置中，將最適合握持的所述握持位置決定為決定握持位置的工序；輸出用于握持所述決定握持位置的握持指令的工序。(2)在上述(1)的工件取出方法中，還可以所述優(yōu)先次序是根據(jù)握持所述握持位置并取出所述工件時(shí)的、與其他的工件發(fā)生掛住的困難程度而設(shè)定的。(3)在上述⑴的工件取出方法中，還可以所述優(yōu)先次序是根據(jù)所述握持位置的握持容易程度而設(shè)定的。(4)在上述(1)的工件取出方法中，還可以還具有以下工序取得所述握持位置的周圍的間隙信息的工序；根據(jù)所述間隙信息，在間隙不充分的情況下選擇優(yōu)先次序次高的所述握持位置的工序。發(fā)明的效果根據(jù)上述(1)的發(fā)明，由于預(yù)先決定了所選擇的部分形狀及握持位置的優(yōu)先次序，所以，能夠在短時(shí)間內(nèi)決定散裝的工件的握持位置并迅速地進(jìn)行工件的取出。另外，選擇適于針對(duì)每個(gè)部分形狀進(jìn)行取出的握持位置的優(yōu)先次序高的部分，由此，具有能夠可靠地防止正在進(jìn)行取出的工件與其他工件的掛住的效果。另外，根據(jù)上述( (3)的發(fā)明，將難以掛住其他的工件的部分、機(jī)器人容易握持的部分優(yōu)先作為握持位置，由此，具有能夠順暢地握持工件的效果。另外，根據(jù)上述的發(fā)明，由于能夠選擇間隙充分的工件握持部位，所以，具有能夠順暢地握持工件的效果。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的工件取出裝置的框圖。圖2A是表示上述實(shí)施方式的工件的代表性的部分形狀的圖，表示U字型的部分形狀。圖2B是表示上述實(shí)施方式的工件的代表性的部分形狀的圖，表示L字型的部分形狀。圖2C是表示上述實(shí)施方式的工件的代表性的部分形狀的圖，表示I字型的部分形狀。圖2D是表示上述實(shí)施方式的工件的代表性的部分形狀的圖，表示四邊型的部分形狀。圖3是上述實(shí)施方式中的、握持U字型的工件的端部的狀態(tài)的立體圖。圖4是上述實(shí)施方式中的、握持U字型的工件的弧狀部的狀態(tài)的立體圖。圖5是上述實(shí)施方式中的、散裝的工件的立體圖
圖6是表示圖5中被選擇的工件的立體圖。圖7是將圖6中工件的代表性的部分形狀和區(qū)域一同進(jìn)行表示的立體圖。圖8是表示圖7中握持的優(yōu)先次序的立體圖。圖9是表示圖8中的間隙(clearance)的立體圖。
具體實(shí)施例方式下面，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的工件取出裝置1。該工件取出裝置1通過機(jī)器人3的機(jī)械手3A將料斗2中散裝的工件W — 個(gè)個(gè)地取出，例如，投入到汽車組裝線。附圖標(biāo)記4表示立體攝像機(jī)(stereo camera)。該立體攝像機(jī)4安裝在機(jī)器人3的機(jī)械手3A上。另外，立體攝像機(jī)4從裝載于料斗2中的多個(gè)同樣形狀的工件W的上側(cè)觀察并取得三維的圖像信息。立體攝像機(jī)4所取得的圖像信息存儲(chǔ)在圖像信息存儲(chǔ)部5中。在此，圖像信息是指作為亮度信息的各像素的RGB值和作為距離信息的各像素的距離(mm、cm)。此外，還可以代替立體攝像機(jī)4，通過基于激光的三維掃描或基于能夠檢測(cè)距離的圖像傳感器的三維感測(cè)，來獲得所對(duì)應(yīng)的各像素的亮度信息以及距離信息。在圖像信息存儲(chǔ)部5上連接有邊緣(edge)檢測(cè)部6，該邊緣檢測(cè)部6用于根據(jù)存儲(chǔ)的圖像信息進(jìn)行圖像中的邊緣檢測(cè)。在邊緣檢測(cè)部6上連接有圖像抽出部7，該圖像抽出部7以通過邊緣檢測(cè)而得到的邊緣部分即露出至外部的工件W的部分的邊界部分K(參照?qǐng)D6)為界，截出各部分圖像。通過該圖像抽出部7，從散裝的工件W中選擇數(shù)個(gè)相對(duì)而言位于上部且重疊程度小的工件W。在此，從通過距離信息而被篩選的圖像中選擇位于上部的工件W。該選擇是在基于邊緣檢測(cè)部6的檢測(cè)時(shí)進(jìn)行選擇的。被截出的部分圖像存儲(chǔ)在圖像信息存儲(chǔ)部5中。附圖標(biāo)記8表示工件W的部分形狀存儲(chǔ)部。在該部分形狀存儲(chǔ)部8中預(yù)先存儲(chǔ)有部分形狀和該部分形狀的握持位置，該部分形狀存在于被處理的工件W的一部分中。對(duì)部分形狀的各握持位置，從最適合握持的部位開始順次地賦予優(yōu)先次序。關(guān)于優(yōu)先次序后述， 優(yōu)先次序的數(shù)字越小，越是不會(huì)掛住其他的工件W而容易握持的部位。在該部分形狀存儲(chǔ)部8中預(yù)先存儲(chǔ)有工件W的部分形狀數(shù)據(jù)和用于握持的優(yōu)先次序數(shù)據(jù)。附圖標(biāo)記9表示匹配判定部。該匹配判定部9根據(jù)模式匹配(pattern matching)， 對(duì)圖像信息存儲(chǔ)部5中存儲(chǔ)的工件W的露出至外部的部分的圖像信息和工件W的存儲(chǔ)在部分形狀存儲(chǔ)部8中的部分形狀是否匹配進(jìn)行判定。在通過匹配判定部9判定出在成為對(duì)象的工件W中存在與部分形狀存儲(chǔ)部8中存儲(chǔ)的部分形狀匹配的部位的情況下，在握持位置設(shè)定部10中，將對(duì)工件W的部分形狀設(shè)定的用于握持的優(yōu)先次序最高的部分設(shè)定為該工件W的握持位置。握持位置設(shè)定部10連接在對(duì)機(jī)械手3A的動(dòng)作進(jìn)行控制的控制器11上。在此，還從圖像信息存儲(chǔ)部5對(duì)握持位置設(shè)定部10輸入包含在圖像信息中的握持位置周邊的間隙信息。在確保了機(jī)械手3A能夠?qū)ξ粘治恢眠M(jìn)行握持的間隙的情況下，對(duì)該部分進(jìn)行握持。在此，在觀察握持位置周邊的間隙的情況下，還可以從三維的圖像信息取得。但是，還可以使機(jī)械手3A移動(dòng)到握持位置的附近，改變角度并取得圖像信息，從而確認(rèn)間隙的有無。圖2A 圖2D表示作為握持對(duì)象的工件W中所包含的代表性的部分形狀和適合取出的握持位置的優(yōu)先次序?！斑m合取出”是指，以在最難發(fā)生掛住的方向上進(jìn)行取出為前提， 在取出時(shí)不容易掛住其他工件，且容易抽出。另外，優(yōu)先次序以不僅在同一部分形狀之間且在不同的部分形狀之間也明確序列的方式，通過絕對(duì)評(píng)價(jià)而賦予次序。圖2A表示作為工件W所包含的代表性的部分形狀之一的、U字型的部分形狀。該 U字型的部分形狀，在將工件W從料斗2取出的情況下，根據(jù)不同的握持位置而容易與其他的工件W掛住。該U字型形狀由弧狀部20、從弧狀部20的兩端伸出并相互平行的延伸部 21、21形成。該U字型的握持位置中，優(yōu)先次序1位為弧狀部20。優(yōu)先次序2位為與弧狀部20相連的直線部22、22。優(yōu)先次序3位為包含與這些直線部22、22相連的端部的直線部 23、23 ο也就是說，若如圖3所示那樣、通過機(jī)械手3A握持包含端部的直線部23、23，則容易掛住其他的工件W的弧狀部20。但是，若如圖4所示那樣握持弧狀部20，則容易抽出，與其他的工件W掛住的可能性最低。此外，作為具有弧狀部的工件，只要是通過握持弧狀部就難以與其他的工件發(fā)生掛住、容易抽出的形狀的工件，可以是J字型等那樣，不限于部分形狀為U字型的形狀的工件。圖2B表示作為工件W所包含的代表性的部分形狀之一的、L字型的部分形狀。該部分形狀由長(zhǎng)邊部M和短片部25直角地連接而形成。握持位置的優(yōu)先次序1位為長(zhǎng)邊部 24與短片部25的角部分26。優(yōu)先次序2位為與角部分沈相鄰的長(zhǎng)邊部M側(cè)和短片部25 側(cè)的直線部27、27。優(yōu)先次序3位為包含與這些直線部27、27相連的端部的直線部觀、28。 此外，作為具有角部分的工件，只要是通過握持角部分難以與其他的工件發(fā)生掛住、容易抽出的形狀的工件，可以是V字型等那樣，不限于部分形狀為L(zhǎng)字型的形狀的工件。圖2C表示作為工件W所包含的代表性的部分形狀之一的、I字型的部分形狀。該部分形狀為直線形狀，是難以掛住的形狀，因此，握持位置的優(yōu)先次序從2位開始，優(yōu)先次序2位為兩端側(cè)的直線部四，優(yōu)先次序3位為中央的直線部30。圖2D表示作為工件W所包含的代表性的部分形狀之一的、板狀的四邊型的部分形狀。該部分形狀中，握持位置的優(yōu)先次序1位為除中央部外的各邊的中央部分31。優(yōu)先次序2位為各角部32。優(yōu)先次序3位為中央部33。將這樣的工件的代表性的部分形狀及握持位置的優(yōu)先次序預(yù)先存儲(chǔ)在部分形狀存儲(chǔ)部8中。此外，圖2A 圖2D中，優(yōu)先次序1位由交叉影線(crosshatching)表示，優(yōu)先次序2位由影線表示，優(yōu)先次序3位由點(diǎn)影線表示。
下面，對(duì)通過機(jī)器人3的機(jī)械手3A將散裝在料斗2中的工件W取出的順序進(jìn)行說明。首先，如圖2A 圖2D所示，將成為握持對(duì)象的工件W中所包含的代表性的部分形狀數(shù)據(jù)和與該代表性的部分形狀相對(duì)應(yīng)的握持位置的優(yōu)先次序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在部分形狀存儲(chǔ)部8中。在以下示出的例子中，由于對(duì)作為部分形狀具有U字型的部分的工件W進(jìn)行握持， 所以，分別存儲(chǔ)該U字型的數(shù)據(jù)和握持位置的優(yōu)先次序1位、優(yōu)先次序2位、優(yōu)先次序3位的各部分的數(shù)據(jù)。接著，如圖5所示，通過安裝在圖1所示的機(jī)器人3的機(jī)械手3A上的立體攝像機(jī) 4對(duì)料斗2中散裝的工件W進(jìn)行攝影。將所取得的露出至外部的部分的圖像信息存儲(chǔ)在圖像信息存儲(chǔ)部5中。如圖6所示，通過邊緣檢測(cè)部6對(duì)存儲(chǔ)在圖像信息存儲(chǔ)部5中的圖像信息進(jìn)行邊緣檢測(cè)，并算出圖像面積。而且，選擇數(shù)個(gè)相對(duì)而言位于上部的工件W且重疊度較少的工件 W、也就是說面積大的工件W(在此以面積大小的順序選擇三個(gè))。因此，能夠以高速進(jìn)行工件W的選擇。在此，邊緣檢測(cè)部6所進(jìn)行的邊緣檢測(cè)，在圖像信息中基本上能夠?qū)⒘炼鹊闹档淖兓蚀蟮牟糠峙卸檫吔绮糠諯。但是，在無法這樣進(jìn)行僅基于亮度的邊緣檢測(cè)的情況下，在具有距離信息的圖像信息中，僅抽出屬于規(guī)定的距離范圍內(nèi)的圖像。而且，能夠僅利用與該抽出的圖像相對(duì)應(yīng)的亮度的圖像信息進(jìn)行邊緣檢測(cè)。此外，在圖6中，粗線所示的是邊界部分K。而且，被選擇的工件W通過圖像抽出部7而被抽出并存儲(chǔ)在圖像信息存儲(chǔ)部5中。 此時(shí)，如圖7所示，被抽出的圖像中還包含工件W的周邊的區(qū)域(圖7中由三個(gè)四邊形a、b、 c表示)。因此，通過匹配判定部9對(duì)將范圍縮小到該區(qū)域內(nèi)的工件W的部分形狀和預(yù)先存儲(chǔ)在部分形狀存儲(chǔ)部8中的代表性的部分形狀是否匹配進(jìn)行判定。根據(jù)該結(jié)果，選擇匹配的部分。這樣，縮小了作為判定的對(duì)象的區(qū)域的范圍，所以能夠提高匹配速度。
判定的結(jié)果，對(duì)于具有匹配的部分的工件W(圖7的點(diǎn)影線的部分)，如圖8所示， 將用于握持的優(yōu)先次序高的部分描圖(mapping)并通過握持位置設(shè)定部10根據(jù)優(yōu)先次序決定握持位置(圖8的交叉影線、影線部分、點(diǎn)影線部分)。因此，由于通過形狀預(yù)先決定了優(yōu)先次序，所以，能夠迅速地進(jìn)行握持位置的設(shè)定。在此，從圖像信息存儲(chǔ)部5對(duì)握持位置設(shè)定部10輸入握持位置的周圍的間隙信息。如圖9的四邊形a、四邊形b的區(qū)域內(nèi)由點(diǎn)影線所示那樣，只有在存在著握持工件W的間隙的情況下(僅在圖8的交叉影線部分、影線部分處存在間隙)，根據(jù)間隙信息準(zhǔn)確地計(jì)算握持位置。而且，根據(jù)該計(jì)算，對(duì)控制器11輸出握持指令。此外，在間隙不充分的情況下， 選擇優(yōu)先次序次高的握持位置。然后，接受了指令的控制器11驅(qū)動(dòng)機(jī)器人3，并通過機(jī)械手3A，對(duì)存在應(yīng)取出的工件W的間隙的最合適的握持位置(優(yōu)先次序高的握持位置)進(jìn)行握持。由此，將工件W從料斗2中取出。根據(jù)上述實(shí)施方式，無需存儲(chǔ)工件W的主模型。只要在部分形狀存儲(chǔ)部8中存儲(chǔ)所選擇的U字型、L字型、I字型、四邊型等的代表性的部分形狀和表示對(duì)各部分形狀進(jìn)行握持時(shí)與其他的工件W發(fā)生掛住的困難程度的優(yōu)先次序1位 優(yōu)先次序3位就足夠了。因此，數(shù)據(jù)庫(database)的容量也較小，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。另外，對(duì)預(yù)先選擇的U字型、L字型、I字型、四邊型等的部分形狀，將表示對(duì)各部分形狀進(jìn)行握持時(shí)與其他的工件W發(fā)生掛住的困難程度的優(yōu)先次序階段性地設(shè)定為優(yōu)先次序1位 優(yōu)先次序3位。因此，能夠在短時(shí)間內(nèi)決定散裝的工件W的握持位置，能夠迅速地進(jìn)行工件W的取出。另外，選擇適于針對(duì)每個(gè)部分形狀進(jìn)行取出的握持位置的優(yōu)先次序高的部分，由此，具有能夠可靠地防止正在進(jìn)行取出的工件W與其他工件W的掛住的效果。另外，在通過機(jī)器人3的機(jī)械手3A握持工件之前，以存在用于握持工件W的握持位置的間隙為條件。因此，能夠可靠地握持工件W。另外，由于對(duì)握持位置賦予了優(yōu)先次序，所以，在沒有間隙而不能握持工件的情況下，只要降低次序并變更握持位置即可，能夠縮短握持之前的時(shí)間。此外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式。例如，在決定握持位置的優(yōu)先次序時(shí)，可以不僅通過形狀，還將機(jī)器人3的機(jī)械手3A容易進(jìn)行握持的部分的因素考慮進(jìn)去進(jìn)行設(shè)定。具體地，由于凹凸少的部分、平坦的部分容易握持，所以，可以將凹凸少和平坦作為條件考慮進(jìn)去。而且，由于越不易打滑則越容易握持，所以，還可以將不容易打滑和不容易受損考慮進(jìn)去來確定優(yōu)先次序。另外，作為代表性的部分形狀列舉了四種，但是不限于這四種。而且， 將優(yōu)先次序分成三階段進(jìn)行了說明，但不限于三階段。工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明的工件取出方法，能夠在短時(shí)間內(nèi)可靠地進(jìn)行工件的取出，并且，能夠防止取出工件時(shí)與其他的工件發(fā)生掛住，因此，能夠有助于制造線的高速化。附圖標(biāo)記的說明1工件取出裝置2 料斗3機(jī)器人3A機(jī)械手
4立體攝像機(jī)K邊界部分W 工件
權(quán)利要求
1.一種工件取出方法，其特征在于，具有以下工序?qū)Υ硇缘牟糠中螤?、所述代表性的部分形狀中的一個(gè)或多個(gè)握持位置、以及各所述握持位置的優(yōu)先次序進(jìn)行存儲(chǔ)的工序；對(duì)裝載的多個(gè)工件進(jìn)行感測(cè)并取得圖像信息的工序； 進(jìn)行所述圖像信息的邊緣檢測(cè)，識(shí)別各工件中露出部分的工序； 將所述露出部分中、具有所述代表性的部分形狀的露出部分作為選擇部分進(jìn)行選擇的工序；在所述選擇部分中，對(duì)與所述代表性的部分形狀一致的一個(gè)或多個(gè)一致部分進(jìn)行檢測(cè)的工序；根據(jù)所述優(yōu)先次序，從所述一致部分中所包含的一個(gè)或多個(gè)所述握持位置中，將最適合握持的所述握持位置決定為決定握持位置的工序； 輸出用于握持所述決定握持位置的握持指令的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的工件取出方法，其特征在于所述優(yōu)先次序是根據(jù)握持所述握持位置并取出所述工件時(shí)的、與其他的工件發(fā)生掛住的困難程度而設(shè)定的。
3.如權(quán)利要求1所述的工件取出方法，其特征在于所述優(yōu)先次序是根據(jù)所述握持位置的握持容易程度而設(shè)定的。
4.如權(quán)利要求1所述的工件取出方法，其特征在于，還具有以下工序 取得所述握持位置的周圍的間隙信息的工序；根據(jù)所述間隙信息，在間隙不充分的情況下選擇優(yōu)先次序次高的所述握持位置的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種工件取出方法。工件取出方法具有以下工序?qū)Υ硇缘牟糠中螤?、所述代表性的部分形狀中的一個(gè)或多個(gè)握持位置、以及各所述握持位置的優(yōu)先次序進(jìn)行存儲(chǔ)的工序；對(duì)裝載的多個(gè)工件進(jìn)行感測(cè)并取得圖像信息的工序；進(jìn)行所述圖像信息的邊緣檢測(cè)，識(shí)別各工件中露出部分的工序；將所述露出部分中、具有所述代表性的部分形狀的露出部分作為選擇部分進(jìn)行選擇的工序；在所述選擇部分中，對(duì)與所述代表性的部分形狀一致的一個(gè)或多個(gè)一致部分進(jìn)行檢測(cè)的工序；根據(jù)所述優(yōu)先次序，從所述一致部分中所包含的一個(gè)或多個(gè)所述握持位置中，將最適合握持的所述握持位置決定為決定握持位置的工序；輸出用于握持所述決定握持位置的握持指令的工序。
文檔編號(hào)B25J13/08GK102164718SQ20098013748
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2009年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日
發(fā)明者古川誠(chéng) 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社