搬運工件的機器人的控制裝置制造方法
搬運工件的機器人的控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種控制裝置，其控制機器人，該機器人具備保持工件的工具、計測在保持工件的狀態(tài)下作用在工具上的力的力計測部，保持并搬運工件。控制裝置具備：根據(jù)在保持了工件的機器人的多個姿勢中由力計測部計測的力數(shù)據(jù)，計算工件的重心位置的重心位置計算部；根據(jù)工具的位置及工件的重心位置的位置關系，執(zhí)行工件的保持狀態(tài)的推斷處理、工件的種類的判斷處理及工件的優(yōu)劣判斷處理中的至少一個處理的處理部；以及根據(jù)由處理部得到的處理結果，改變機器人的動作指令的動作指令改變部。
【專利說明】搬運工件的機器人的控制裝置
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于取出工件并搬運取出的工件的機器人的控制裝置。
【背景技術】
[0002] 已知有具備利用工具取出如散裝在集裝箱中的工件那樣未位于規(guī)定的位置的工 件，并且將取出的工件搬運到規(guī)定的場所的機器人的系統(tǒng)。在這種機器人系統(tǒng)中，在未正 確地識別應取出的工件的位置及姿勢的場合，工件的位置及姿勢是不確定的，因此，在利用 工具保持工件時，工件與工具之間的位置關系不確定。更具體地說，在適當?shù)乇３止ぜ?，?者保持散裝的工件上的某個易于取出的部分的場合等，由工具保持的工件的部位每次均變 化。并且，由工具保持時的工件相對于工具的姿勢同樣也每次均變化。在這種場合，即使識 別了工件的位置及姿勢，在不清楚工件的重心位置的場合，在保持工件時，無法將工具與工 件的重心位置的位置關系保持為期望的位置關系。
[0003] 因此，具有在位于離開工件的重心的位置的部位保持工件或以不穩(wěn)定的姿勢保持 工件的場合。在這種場合，由于未穩(wěn)定地保持工件，因此，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，或者，工件在搬運過程中落下而損傷周圍的裝置，由 此，不僅使系統(tǒng)的工作中斷，還有可能危害周圍的作業(yè)人員。
[0004] 另外，由于工具與工件的位置關系不確定，存在需要了解工件的長軸方向、工件的 姿勢的場合。并且，在存在多個由工具保持的工件的面的場合，有時不清楚在哪個面進行保 持。在這種場合，存在使用視覺傳感器，檢測保持工件的部分、工件的姿勢的追加的工序。另 夕卜，由于工件相對于工具的位置關系不明確，因此，在將工件暫時放置在其他場所，且利用 視覺傳感器檢測出工件的姿勢后，存在需要再次保持工件的追加的工序。
[0005] 另外，在包括多種工件的場合，或者混入具有缺陷等的次品、未預期的工件的場 合，或者在工件其性質(zhì)容易損傷的場合，還存在需要利用追加的檢查裝置檢查工件的優(yōu)劣 的追加的檢查工序。由于在取出散裝的工件的過程中，取出的工件的個數(shù)多，因此，將工件 取出并搬運到規(guī)定的位置存在周期時間及成本增大的傾向。
[0006] 在JP-A-2011-183537中公開了檢查工件的保持狀態(tài)，并根據(jù)需要以其他姿勢重 新保持工件的內(nèi)容。在JP-A-5-212690中公開了在保持工件的狀態(tài)下對工件進行計測，判 斷工件是否與規(guī)定種類的工件一致的內(nèi)容。并且，在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，修正工件相對于工具的姿勢的內(nèi)容。在 JP-B-3925020中公開了在取出工件失敗時，以使工件接近箱的中央的方式控制機器人的動 作的內(nèi)容。在JP-A-2000-263481中公開了在取出工件時，如果檢測出異常，則中斷取出工 序并使機器人后退的內(nèi)容。在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，計算工件的重量及重心位 置、重力方向的方法。
[0007] 在上述公知的相關技術中，在判斷為不穩(wěn)定地保持工件的場合，在將工件暫時放 置在其他場所的狀態(tài)下，需要使用檢查裝置檢查工件的位置及姿勢，根據(jù)其檢查結果，以適 當?shù)淖藙菰俅伪３止ぜＡ硗?，在想要進行檢查時，也有可能使工件落下而破壞這種檢查裝 置。另外，當使用這種檢查裝置時，不僅浪費時間，還花費成本，有時還選擇場所。結果，無 法避免周期時間的增大及以檢查裝置為起因的成本增大。并且，在這種計測裝置中，由于無 法得到工件的實際重量、重心位置、保持中的力數(shù)據(jù)，因此，難以在搬運過程中判斷工件的 保持狀態(tài)是哪種程度、是否不穩(wěn)定。
[0008] 另外，在難以從外觀判斷工件的種類、優(yōu)劣的場合，在搬運過程中，有時無法簡單 地進行這種判斷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009] 因此，期望在工件取出搬運時，簡單地進行利用工具的工件的保持裝置的穩(wěn)定性、 保持的工件的位置及姿勢、保持工件哪個面等工件的保持狀態(tài)的推斷、工件的種類判斷、工 件的優(yōu)劣判斷、能夠選擇性地執(zhí)行根據(jù)所保持的工件的狀態(tài)、狀況的適當?shù)奶幚淼臋C器人 系統(tǒng)的控制裝置。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的第一方案，一種控制裝置，其控制機器人，該機器人具備保持工件的 工具、計測在利用上述工具保持上述工件時上述工件作用在上述工具上的力的力計測部， 保持并搬運置于立體空間的工件，該控制裝置具備：在上述機器人保持并搬運工件時，根據(jù) 在保持了上述工件的機器人的多個姿勢中由上述力計測部計測的力數(shù)據(jù)，計算由上述工具 保持的上述工件的重心位置的重心位置計算部；根據(jù)上述工具的位置及上述工件的重心位 置的位置關系，執(zhí)行所保持的上述工件的保持狀態(tài)的推斷處理、所保持的上述工件的種類 的判斷處理及所保持的上述工件的優(yōu)劣判斷處理中的至少一個處理的處理部；以及根據(jù)由 上述處理部得到的處理結果，改變上述機器人的動作指令的動作指令改變部。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的第二方案，在第一方案的控制裝置中，上述重心位置計算部還具備 獲得上述工件的重量的重量獲得部，上述處理部形成為，根據(jù)上述工具的位置與上述工件 的重心位置的位置關系、上述工件的重量，執(zhí)行所保持的上述工件的保持狀態(tài)的推斷處理、 所保持的上述工件的種類的判斷處理、以及所保持的上述工件的優(yōu)劣判斷處理中的至少一 個處理。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的第三方案，在第一方案的控制裝置中，上述處理部形成為，通過根據(jù) 利用上述工具的工件的保持方法、上述工具的位置與上述工件的重心位置的位置關系，決 定上述工件的規(guī)定的軸相對于上述工具的姿勢，推斷上述工件的保持狀態(tài)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第四方案，在第一方案的控制裝置中，上述工具形成為，通過吸引上 述工件的面部分，保持上述工件，該控制裝置還具備存儲能由上述工具保持的上述工件的 面的從平面到上述工件的重心位置的最短距離的最短距離存儲部、根據(jù)由上述工具保持的 上述工件的面的位置及姿勢，獲得上述工件的面的從平面到上述工件的重心位置的最短距 離的最短距離獲得部，上述處理部形成為，通過比較由上述最短距離存儲部存儲的最短距 離、由上述最短距離獲得部獲得的最短距離，推斷由上述工具保持的上述工件的面。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的第五方案，在第一至第四任一方案的控制裝置中，上述動作指令改 變部形成為，根據(jù)由上述處理部得到的上述工件的保持狀態(tài)的推斷處理的結果，改變搬運 上述工件時的上述機器人的移動速度。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的第六方案，在第一至第四任一方案的控制裝置中，上述動作指令改 變部形成為，根據(jù)由上述處理部得到的上述工件的保持狀態(tài)的推斷處理的結果，以使上述 工件從由上述工具保持前的場所返回規(guī)定區(qū)域內(nèi)的方式使上述機器人進行動作，或者以暫 時釋放上述工件且將上述工件移動到用于再次保持的場所的方式使上述機器人進行動作。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的第七方案，在第一至第四任一方案的控制裝置中，上述動作指令改 變部形成為，根據(jù)由上述處理部得到的上述工件的保持狀態(tài)的推斷處理的結果，以改變搬 運上述工件時的上述工件的位置或姿勢的方式使上述機器人進行動作。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的第八方案，在第一至第四任一方案的控制裝置中，該控制裝置形成 為，與形成為計測上述工件的位置及姿勢的計測裝置協(xié)作，上述動作指令改變部形成為，根 據(jù)由上述處理部得到的上述工件的保持狀態(tài)的推斷處理的結果，以修正上述工件的位置及 姿勢并使上述工件移動到由上述計測裝置計測的位置的方式使上述機器人進行動作，該控 制裝置還具備與上述計測裝置協(xié)作地修正上述工件的保持位置及姿勢的保持位置修正部。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的第九方案，在第一至第四任一方案的控制裝置中，上述動作指令改 變部形成為，根據(jù)由上述重心位置計算部計算的上述工件的重心位置，以上述工件的重心 位置包含于定位在搬運目的地的場所的規(guī)定的區(qū)域內(nèi)的方式使上述機器人進行動作。
[0019] 本發(fā)明的效果如下。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)保持的工件的狀態(tài)、狀況改變機器人的動作。由此，能進行根據(jù) 需要的靈活的對應，能省略不需要的工序及裝置，因此，能縮短周期時間，并且，能減少系統(tǒng) 的導入成本及管理成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 這些及其他本發(fā)明的目的、特征及優(yōu)點參照附圖所表示的本發(fā)明的示例的實施方 式的詳細的說明而變得更明確。
[0022] 圖1是表示具備由本發(fā)明的實施方式的控制裝置控制的機器人的機器人系統(tǒng)的 結構例的概略圖。
[0023] 圖2是功能性地表示本發(fā)明的實施方式的控制裝置的結構的圖。
[0024] 圖3是表示在使工件移動的過程中變化的工件的姿勢的圖。
[0025] 圖4是表示使用具有三個吸附部的工具保持工件的方式的圖。
[0026] 圖5是用于說明工件的保持面的判斷方法的圖。
[0027] 圖6是表示形成為相對于工件的面以面接觸的工具的圖。
[0028] 圖7是表示由工具保持的工件的多種狀態(tài)的圖。
[0029] 圖8是表示示例工件的姿勢的代表的向量的例子的圖。
[0030] 圖9是表示用于保持工件的工具的結構例的圖。
[0031] 圖10是表示用于保持工件的工具的其他結構例的圖。
[0032] 圖11是表示利用本發(fā)明的實施方式的控制裝置的處理的過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。下面，力只要不特別地限定，則包括力及 力的力矩。圖1是表示具備由本發(fā)明的實施方式的控制裝置10控制的機器人的機器人系 統(tǒng)的結構例的概略圖。圖示的機器人40是六軸多關節(jié)式機器人，但本發(fā)明也能同樣應用于 具有其他方式的任意的公知的機器人40。機器人40的各驅(qū)動軸由控制裝置10控制，由此， 機器人臂的前端可定位于立體空間的任意的場所?？刂蒲b置10具有CPU、ROM、RAM等硬件 結構，執(zhí)行后述的多種處理。
[0034] 機器人40用于取出在集裝箱52內(nèi)散裝的多個工件50,并依次移動到規(guī)定的場 所、例如傳送帶或作業(yè)臺。工件50以散裝不規(guī)則地配置、或者未置于規(guī)定的位置等的方式， 以在保持工件時，無法使工具與工件的重心位置的位置關系為期望的位置關系的狀態(tài)下放 置。在機器人40的臂的前端設有作為力計測部的六軸力傳感器42。在力傳感器42上安裝 具備氣壓式吸附襯墊的工具44。工具44形成為通過利用負壓吸引工件50,保持工件50。 力傳感器42在利用工具44保持工件50的狀態(tài)下，計測作用在工具44上的力。
[0035] 工具44只要能保持工件50,則具有其他方式。例如，可以是形成為通過對兩個爪 進行開閉，夾持工件50的工具?；蛘?，可以是具備相對于工件50產(chǎn)生吸引力的電磁鐵的工 具?？梢源媪鞲衅?2,以驅(qū)動機器人40的各關節(jié)的馬達的電流值為基準，推斷作用在 工具44上的力的方式間接地獲得。另外，可以在工具44上安裝力傳感器等，計測作用在工 具44上的力。另外，以防止沖突、檢測過負荷、力監(jiān)視或力控制的目的，在機器人40具備力 計測部的場合，可以代替力傳感器42使用該力計測部。
[0036] 圖2是功能性地表示本發(fā)明的實施方式的控制裝置10的結構的圖。控制裝置10 具備重心位置計算部12、處理部14、動作指令改變部16、重量獲得部18、存儲部20、最短距 離存儲部28、最短距離獲得部30以及保持位置修正部32。
[0037] 重心位置計算部12根據(jù)在機器人40的多個姿勢中由力傳感器42計測的力數(shù)據(jù)， 計算由工具44保持的工件50的重心位置。在由力傳感器42計測的力數(shù)據(jù)中含有與力及 力的力矩相關的數(shù)據(jù)。在本說明書中，重心位置表示質(zhì)量中心的位置。詳細的重心位置的 計算方法的例子后述。處理部14還具備推斷處理部22、判斷處理部24以及優(yōu)劣判斷處理 部26。推斷處理部22根據(jù)工件50相對于工具44的重心位置，推斷工件50的保持狀態(tài)。 判斷處理部24根據(jù)工件50相對于工具44的重心位置，判斷工件50的種類。優(yōu)劣判斷處 理部26根據(jù)工件50相對于工具44的重心位置，判斷是否是有意識的工件的優(yōu)劣。例如， 判斷是否為與成為對象的工件不同的狀態(tài)的工件、是否是存在缺陷的次品、是否是與成為 對象的工件不同的種類的工件、是否在工件上產(chǎn)生損傷等。處理部14形成為選擇性地使推 斷處理部22、判斷處理部24及優(yōu)劣判斷處理部26中的至少一個進行動作。
[0038] 動作指令改變部16根據(jù)由處理部14得到的處理結果，改變對機器人40的動作指 令。重量獲得部18獲得工件50的重量。在存儲部20中存儲示教程序、動作程序、所計算 的工件50的重心位置、工件50的重量、對各種計算必要的參數(shù)及計算結果等。
[0039] 最短距離存儲部28形成為存儲從工件50的各面到工件50的重心位置的最短距 離。最短距離獲得部30形成為計算從工件50的保持面到工件50的重心位置的最短距離。 如后所述，最短距離存儲部28及最短距離獲得部30用于判斷是否在工件50的任一面保持 工件50。
[0040] 保持位置修正部32使用視覺傳感器等檢測工件，用于以利用其檢測結果識別的 工件的保持位置及保持姿勢與實際位置及姿勢一致的方式進行修正或檢測。
[0041] 接著，參照圖11說明本實施方式的控制裝置10的處理過程的一個例子。圖11是 表示控制裝置10的處理過程的流程圖。另外，在此說明的一連串的處理只不過是一個例 子，本發(fā)明未限定于該具體例子。
[0042] 當工件50的取出處理及搬運處理開始時，從控制裝置10向機器人40發(fā)出動作指 令。機器人40接受動作指令，使安裝在機器人40的前端的工具44在集裝箱52內(nèi)移動。并 且，對工具44執(zhí)行保持動作，保持工件50 (步驟S1)。一邊在將工件50保持在工具44上 的狀態(tài)下改變工件50的姿勢，一邊利用力傳感器42獲得工件50作用在工具44上的力數(shù) 據(jù)(步驟S2)。力數(shù)據(jù)含有與機器人40的多個姿勢相關的力及力的力矩。所獲得的力數(shù)據(jù) 例如存儲在控制裝置10的存儲部20中。
[0043] 接著，控制裝置10的重心位置計算部12根據(jù)在步驟S2中在機器人40的多個姿 勢中所獲得的力數(shù)據(jù)，計算工件50的重心位置(步驟S3)。機器人40、工具44的位置及姿 勢由安裝在機器人40的各驅(qū)動軸上的編碼器等位置檢測裝置計算。
[0044] 處理部14使推斷處理部22、判斷處理部24及優(yōu)劣判斷處理部26中的至少一個起 動，執(zhí)行步驟S4?S9的處理。是否執(zhí)行各處理例如通過示教操作盤由操作人員選擇。在 步驟S4的判斷是YES的場合，即需要執(zhí)行工件50的保持狀態(tài)的推斷的場合，進入步驟S5， 執(zhí)行利用推斷處理部22的工件50的保持狀態(tài)的推斷處理。在步驟S4中的判斷是N0的場 合，跳過步驟S5而進入步驟S6。
[0045] 在步驟S6的判斷是YES的場合，即需要執(zhí)行工件50的種類判斷的場合，進入步驟 S7,執(zhí)行利用判斷處理部24的工件50的種類判斷。在步驟S6的判斷是N0的場合，跳過步 驟S7而進入步驟S8。
[0046] 在步驟S8的判斷是YES的場合，即需要執(zhí)行工件50的優(yōu)劣判斷的場合，進入步驟 S9,執(zhí)行利用優(yōu)劣判斷處理部26的工件50的優(yōu)劣判斷。在步驟S8的判斷是N0的場合，跳 過步驟S9而進入步驟S10。
[0047] 并且，動作指令改變部16根據(jù)處理部14、即推斷處理部22、判斷處理部24及優(yōu)劣 判斷處理部26的判斷結果，改變對機器人40的動作指令(步驟S10)。機器人40根據(jù)被所 改變的動作指令控制。
[0048] 下面，更具體地說明利用本實施方式的控制裝置10進行的處理。工件50的保持狀 態(tài)的穩(wěn)定程度根據(jù)工件50的哪個部位由工具44保持而變化。例如，當在靠近工件50的重 心位置的部位保持工件50的場合，穩(wěn)定地保持工件50。在該場合，工具44與工件50之間 的位置關系難以變動。因此，在使工件50移動時，工件50落下的可能性變低。另一方面， 在工件50的保持位置從工件50的重心位置離開的場合，在工件50移動時，工件50與工具 44之間的位置關系變化，工件50落下的可能性變大。在該場合，起動動作指令改變部16， 以低速使工件50移動，或根據(jù)場合暫時將工件50放置于其他場所，在更穩(wěn)定的部位重新保 持工件50。
[0049] 另外，即使在由力傳感器42獲得的力數(shù)據(jù)的變動的大小超過規(guī)定的閾值的場合， 也認為工件50的保持狀態(tài)不穩(wěn)定。因此，在該場合也起動動作指令改變部16,根據(jù)需要選 擇性地執(zhí)行使工件50的移動速度下降，或重新保持工件50等處理。
[0050] 在本發(fā)明中，工件50的保持位置表示以設定在機器人40的機器人臂的控制點為 基準，根據(jù)規(guī)定的規(guī)則決定的位置。即，暫時地設定工件50的保持位置。例如，工件保持位 置是（a) TCP (tool center point:相對于機器人臂設定的控制點）位置、或從TCP沿規(guī)定 方向以規(guī)定量移動的位置，（b)工件44實際與工件50接觸的位置等。在（b)的場合，在存 在多個工具44與工件50的接觸位置的場合，是表示這些接觸位置的位置。例如，在保持了 工件50的狀態(tài)下，在工具44在工件50的面的三處與工件50接觸的場合，工件保持位置設 定在（bl)三個接觸部位的代表位置、例如這些接觸部位的中心。另外，在代替地使用使兩 個爪開閉而保持工件50的工具的場合，工件保持位置設定在（b2)這些爪的中間、（b3)從爪 的中間離開規(guī)定量的位置、（b4)設定在這些爪的任一方的TCP的位置。
[0051] 接著，說明利用重心位置計算部12的工件50的重心位置的計算方法。重心位置 計算部12根據(jù)由力傳感器42得到的力數(shù)據(jù)，計算工件50的重心位置。另外，重心位置計 算部12任意地具備根據(jù)該力數(shù)據(jù)，獲得工件50的重量的重量獲得部18。在計算工件50的 重心位置及重量時使用的力數(shù)據(jù)在機器人40的多個姿勢中，換言之，在機器人40的機器人 臂前端的終端操作裝置、工具44、工件50的多個姿勢中，在暫時停止或移動動作中，與其位 置及姿勢相關地獲得。如圖3所示，在取出工件50并移動的過程中（圖3的（a) -(b)- (c))，優(yōu)選工件50采取多個姿勢。
[0052] 在對工件50的移動位置或移動路徑進行示教時，可以根據(jù)結果將是否能計算重 心位置及重量顯示在示教裝置的畫面上、或在示教裝置中發(fā)出聲音或振動、或利用所具備 的顯示燈表示。是否能計算工件50的重心位置及重量通過使重心位置及重量已知的適當 的工件移動，是否得到正確的結果判斷。該判斷處理例如根據(jù)重心位置及重量的計算值是 否超過規(guī)定閾值而不同、用于計算的關系式的行列是否簡化、關系式的行列的條件數(shù)是否 比規(guī)定閾值小等執(zhí)行。
[0053] 由于計算工件50的重心位置及重量的目的，控制裝置10以在工件50的移動路徑 中，使工件50采用多個姿勢的方式，自動地改變工件50的姿勢地使機器人40進行動作。在 該場合，當指定任意的移動路徑時，控制裝置10以工件50在其移動路徑內(nèi)采用多個姿勢的 方式，自動地形成對機器人40的動作指令地進行作用?；蛘呖梢酝ㄟ^修正示教程序，以在 工件50移動中具有適當?shù)淖藙莸姆绞礁淖児ぜ?0的姿勢。
[0054] 重心位置計算部12及重量獲得部18例如如在JP-A-5-11608UJP-A-2012-40634、 及JP-A-7-205075中公開的那樣，根據(jù)機器人40停止時的力數(shù)據(jù)，以重力進行作用的力為 基準，分別計算工件50的重心位置及重量?；蛘?，工件50的重心位置及重量根據(jù)機器人40 的動作中的力數(shù)據(jù)，以重力及慣性力等進行作用的力為基準計算。在任一場合，都預先獲得 工具44的重心位置及重量。工具44的重心位置及重量相對于未保持工件的狀態(tài)的工具，使 用重心位置計算部12及重量獲得部18計算。并且，使保持了工件50的狀態(tài)的組合了工具 44與工件50的重心位置及重量以預先獲得的工具44的重心位置及重量為基礎，計算工件 50的重心位置及重量。此時，以從工具44與工件50的雙方作用在力傳感器42上的力為基 準計算重心位置，在即使將該值置換為本發(fā)明的工件的重心位置，也具有相同效果的場合， 為了簡單，可以使用該值。
[0055] 在利用機器人40的動作中的力數(shù)據(jù)的場合，使用用于識別桿的慣性參數(shù)(質(zhì)量、 重心位置、慣性張量)的公知的識別方法。例如，建立相對于安裝在力傳感器42上的物體的 Newton-Euler方程式，根據(jù)關于多個姿勢的關系式，安裝在力傳感器42上的物體(工具44 及由工具44保持的工件50)的重量及重心位置例如由最小二乘推斷計算。并且，以預先獲 得的工具44的重心位置及重量、上述計算結果為基準，計算由工具44保持的工件50的重 心位置及重量。
[0056] 另外，重量獲得部18代替如上述那樣計算工件50的重量，可以形成為使用預先測 定或計算的重量的值。在工件50的重量的個體差不大，能夠使用已知值的場合，能夠省略 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果的誤差。
[0057] 在使用重心位置根據(jù)進行動作變化的工具、例如由開閉的兩個爪形成的工具的場 合，預先求出工具的結構部件的重心位置及重量。并且，使用計測工具的可動部分、例如爪 的行程長的計測單元。并且，根據(jù)可動部分的行程長、重心位置及重量，修正工具的重心位 置。由此，能夠正確地計算工具的重心位置或工件50的重心位置。
[0058] 在判斷為不能計算工件50的重量及重心位置的場合，或者，工件50的重量及重心 位置與規(guī)定的閾值差距較大，判斷為無法得到正確的結果的場合，推斷為利用工具44進行 的工件50的保持狀態(tài)不穩(wěn)定。另外，還存在以獲得力數(shù)據(jù)時的機器人40的姿勢不適當為 起因，無法計算工件50的重心位置及重量的場合。以防止這種情況為目的，在將工件50移 動到規(guī)定的位置后，可以沿相同的移動路徑使工件50移動。并且，在該移動路徑中，示教能 計算工件50的重心位置及重量的位置。
[0059] 在無法計算工件50的重心位置等的場合，以將機器人40的姿勢不適當?shù)那闆r傳 遞給操作人員的方式，將警告顯示在機器人40的示教操作盤等上。另外，在工件50的重量 的計算結果超過規(guī)定的閾值的場合，可以推斷為是保持多個工件50等的不適當?shù)谋３譅?態(tài)。
[0060] 在頻繁地產(chǎn)生無法計算工件50的重心位置及重量的場合、判斷為計算結果不正 確的場合時，存在由力傳感器得到的測定結果不正確的可能性。由于由工具44保持前的工 件50在集裝箱52內(nèi)不規(guī)則地配置，因此，例如取出工件50時，與周圍的其他工件50接觸， 或者與集裝箱52接觸，其結果，有可能損壞力傳感器42。因此，根據(jù)需要中斷搬出工序，或 者在不進行搬出工序的時間、例如維修時，利用重心位置及重量已知的工件，對力傳感器42 是否正常地進行工作進行檢查。
[0061] 推斷處理部22根據(jù)工具44的位置、由重心位置計算部12計算的工件50的重心 位置的關系，推斷工件50的保持狀態(tài)?；蛘撸茢嗵幚聿?2根據(jù)工具44的位置、工件50 的重心位置、工件50的重量，推斷工件50的保持狀態(tài)。并且，根據(jù)由推斷處理部22得到的 推斷結果，動作指令改變部16改變機器人40的動作指令。由動作改變指令部16執(zhí)行的對 機器人40的動作指令的改變包括動作指令的調(diào)整、修正及切換。
[0062] 接著，對利用推斷處理部22進行的工件50的保持狀態(tài)的推斷處理、及根據(jù)該推斷 結果的由動作指令改變部16進行的動作指令的改變例進行說明。
[0063] (I)在力數(shù)據(jù)超過規(guī)定的閾值范圍改變的場合
[0064] 在由力傳感器42得到的力數(shù)據(jù)超過規(guī)定的閾值改變的場合，認為表示工件50相 對于工具44的位置不是一定的狀態(tài)。即，在該場合，利用推斷處理部22,推斷為未適當?shù)乇?持工件50的不穩(wěn)定的保持狀態(tài)。相對于此，動作指令改變部16例如（I-I)使工件50返回 集裝箱52內(nèi)。在此，在返回集裝箱內(nèi)的場合，其位置為距取出工件的位置規(guī)定范圍內(nèi)的任 意的位置、以集裝箱的區(qū)域數(shù)據(jù)為基準的任意的位置、集裝箱的中央部的位置等。這種情況 只要未特別地限定，則在本說明書的其他實施方式中也相同。或者，（Ι-Π )使工件50例如 暫時放置在附近的作業(yè)臺上，以成為更穩(wěn)定的保持狀態(tài)的方式再次保持工件50的方式改 變動作指令?；蛘撸↖-III)以使工件50的搬運時的機器人40的移動速度從指定速度變小 的方式改變動作指令。
[0065] (II)在工件50的重量未包含于規(guī)定的閾值范圍的場合
[0066] 在由重量獲得部18獲得的工件50的重量超過閾值范圍的上限的場合，推斷為錯 誤地保持多個工件50。在該場合，動作指令改變部16 (II-I)使工件50返回集裝箱52內(nèi)、 或（II-II)將工件50暫時放置在作業(yè)臺上，以成為更穩(wěn)定的保持狀態(tài)的方式再次保持工件 50地改變動作指令。另外，在工件50的重量低于閾值范圍的下限的場合，利用推斷處理部 22推斷為未保持工件50。在該場合，動作指令改變部16 (II-III)為了慎重起見，以使工 件50返回集裝箱52內(nèi)的方式對機器人40改變動作指令。并且，執(zhí)行再次保持集裝箱52 內(nèi)的工件50的動作。
[0067] (III)在工件50的重心位置、利用工具44的工件50的保持位置之間的距離未包 含于規(guī)定的閾值范圍的場合
[0068] 通常，在工件50的重心位置、工件50的保持位置之間的距離短的場合，原樣搬運 工件50、或者移動到使用視覺傳感器修正工件50相對于機器人40的基準坐標系的位置及 姿勢的保持位置修正用的計測位置等，按照預先的指定使機器人40進行動作。但是，在取 出散裝的工件50的場合，保持傾斜的工件50的上方部分的情況也不少。因此，保持離開工 件50的重心位置的部分的情況也多。
[0069] 在利用工具44保持工件50的保持力小的場合，當保持工件50的離開重心位置的 位置時，工件50落下，或者，工具44與工件50之間的位置關系變化。因此，動作指令改變 部16 (III-I)使工件50返回集裝箱52內(nèi)、或（III-II)將工件50暫時放置在作業(yè)臺上， 以成為更穩(wěn)定的保持狀態(tài)的方式再次保持工件50地改變動作指令?；蛘?，動作指令改變 部16根據(jù)（III-III)工件50的保持位置、工件50的重心位置的距離，以搬運工件50時的 速度比指定速度小的方式改變動作指令。例如，在保持位置與重心位置之間的距離D超過 第一閾值Thl的場合，以比指定的速度V小的搬運速度V'搬運工件50的方式，利用關系式 V'=V，（Thl / D)調(diào)整搬運速度。另外，在距離D超過比第一閾值Thl大的第二閾值Th2 的場合，將搬運速度V'固定為比預定的指定速度V小的設定值。
[0070] 雖然任意，但可以利用由重量獲得部18獲得的工件50的重量。例如在工件50的 重量比規(guī)定的閾值小的場合，即使保持狀態(tài)不穩(wěn)定，也判斷為能夠沒問題地搬運。在該場 合，不執(zhí)行（III-I)?（III-III)的處理，原樣地搬運工件50。
[0071] 圖4表示使用具有三個吸附部56的第一工具54保持工件50的狀態(tài)。在這種第 一工具54的場合，工具50的被保持的面相對于第一工具54的位置及姿勢根據(jù)利用第一工 具54的保持的方式?jīng)Q定。另一方面，工件50具有存在由第一工具54保持的可能性的多個 面50a、50b、50c、50d。因此，判斷工件50在哪個面被保持，或者是否保持了預計的面。
[0072] 在哪個面保持工件50、或是否保持預計的面的判斷利用控制裝置10的最短距離 存儲部28及最短距離獲得部30如下那樣執(zhí)行。圖5是用于說明工件50的保持面的判斷 方法的圖。最短距離獲得部30計算從工件50的保持面的平面到重心位置的最短距離MD1。 最短距離存儲部28預先存儲工件50的各面50a、50b、50c、50d從平面到重心位置G的最短 距離MD。此時的最短距離為工件的面的平面與重心位置的最短距離，為相對于立體空間的 平面從重心位置G使垂線下降時相交的點與重心位置G的距離。工件的面的平面是在工件 的某個面設定的平面，為使工件的面與某平面近似的近似平面、或工件的面的某個位置的 接平面、或在工件的面中被保持的三點位置所成的平面。最短距離存儲部28預先利用工具 保持有可能保持的工件50的各個面，使用重心位置計算部12及最短距離獲得部30獲得最 短距離MD。
[0073] 在工件50中具有被保持的可能性的各面的從平面到重心位置G的最短距離MD互 相不同的場合，如下那樣執(zhí)行。根據(jù)被保持的工件50的面相對于機器人40的基準坐標系 的位置姿勢及在保持工件50的狀態(tài)下計算的重心位置G，利用最短距離獲得部30,計算工 件50的保持面的從平面到重心位置的最短距離MD1。并且，通過比較在此計算出的最短距 離MD1、由最短距離存儲部28存儲的工件50的各面50a、50b、50c、50d的從面到重心位置G 的最短距離MD，判斷保持工件50的哪個面。例如判斷為所比較的最短距離MD、MD1最近的 工件50的面是保持面。或者，可以根據(jù)計算出的最短距離MD1與預先獲得的最短距離MD 之間的差是否包含于規(guī)定的閾值內(nèi)，特定保持面。在工件50中具有被保持的可能性的各面 的從平面到重心位置G的最短距離MD只要判斷在預計面與其以外的面不同，所保持的面是 否是預計的面的場合，通過比較預計的面的場合的最短距離MD與由最短距離獲得部30計 算的MD1，判斷所保持的面是否是預計的面。
[0074] 并且，在利用推斷處理部22判斷為工件50在預計的面被保持的場合，（III-IV)工 件50被原樣搬運。另一方面，在判斷為工件50的保持面不是預計的面的場合，動作指令改 變部16 (III-V)將工件50暫時放置在作業(yè)臺上，以成為更穩(wěn)定的保持狀態(tài)的方式再次保 持工件50地改變動作指令?；蛘?，（III-VI)以進行根據(jù)被保持的面的動作的方式改變動 作指令。
[0075] 所保持的工件50的面的平面的位置及姿勢如下那樣求出。在三點以上的位置保 持工件50的面的場合（圖4表示在三點位置保持的例子)，根據(jù)相對于機器人40的基準坐標 系的位置是已知的多個保持位置，計算所保持的工件50的面的平面的位置及姿勢(在圖4 的場合，根據(jù)三點的保持位置求出面的位置及姿勢)。另外，工具是例如在按壓工件50的面 時，利用彈簧或蛇腹機構并與按壓相應地改變位置，緩和沖擊，并且，以保持位置根據(jù)工件 50的面的傾斜改變的方式保持其位置，或者，在提起時，保持位置返回基準位置等，并且，在 搬運時以不進行動作的方式固定，產(chǎn)生吸引力的氣壓式吸附工具。
[0076] 可以使用具有相對于機器人40的基準坐標系的位置及姿勢是已知的保持面的工 具。在該場合，在工具的保持面與所保持的工件50的面接觸的狀態(tài)下保持工件50,工件50 的被保持面的平面的位置及姿勢根據(jù)工具的保持面的位置及姿勢求出。例如，圖6所示的 第二工具60在前端安裝吸盤62,相對于工件50的面以面接觸。在該場合，工件50相對于 第二工具60為一定的姿勢地被取出。因此，如果第二工具的吸盤62的位置及姿勢已知，則 根據(jù)該信息，求出所保持的工件50的面的平面位置及姿勢。
[0077] 另外，形成為工具在一處或兩處位置保持工件50,在沒有工具前端的面的位置及 姿勢信息的場合，在取出工件50前，以工件50不進行動作的方式使工具在工件50的面上 的三處以上接觸。根據(jù)這三處以上的接觸位置的位置，計算所保持的工件50的面的平面位 置及姿勢。
[0078] 例如，可以使用視覺傳感器等，在利用工具保持工件50前，求出所保持的工件50 的面的平面的位置及姿勢。這樣，在保持工件50前求出所保持的工件50的面的平面的位 置及姿勢的場合，在想要保持工件50時，需要工件50不進行動作，或者，將工件50的移動 抑制為最小限。因此，在該場合，以柔軟的結構形成與工件50接觸的工具的部位，優(yōu)選與工 件50接觸時，其形狀靈活地變化。例如，是由彈簧或蛇腹機構、具有多個使空氣流通的孔且 由柔軟的材料制成的機構等形成，通過進行吸引，吸引工件并固定其狀態(tài)的具有氣壓式吸 引機構部的工具。
[0079] 另外，所保持的工件50的面未必是平面，可以是在執(zhí)行上述處理時視為平面，具 有沒有問題的程度的凹凸的面、或緩和的曲面、在具有進行保持的可能性的面保持的部分 是平面的面。
[0080] 上述處理在需要確認工件50在哪個面被保持的場合，即使使用視覺傳感器，保持 面也不特定的場合是有效的。
[0081] 在上述（III)的場合，即在工件50的重心位置與利用工具44的工件50的保持位 置之間的距離未包含于規(guī)定的閾值范圍的場合，根據(jù)工件50的保持位置與重心位置的向 量的方向，推斷處理部22可以推斷工件50的姿勢及長軸方向。并且，根據(jù)該指定結果，動 作指令改變部16能夠修正工件50的姿勢。
[0082] 圖7表示在相同位置由工具44保持的工件50的狀態(tài)（a)?（d)，以箭頭描繪從保 持位置P向重心位置G的向量A。如圖所示，即使在相同位置保持工件50的場合，向量A也 朝向多個方向。
[0083] 首先，對在工件50的規(guī)定位置保持，以不繞通過工件50的保持位置及重心位置的 軸線旋轉(zhuǎn)的方式保持工件50、或者忽略繞該軸線的旋轉(zhuǎn)的場合進行研究。在該場合，如果知 道工件50的某軸相對于工具44的姿勢，則能推斷工件50的姿勢。如圖7所示，在即使將 從保持位置P向重心位置G的向量A的方向作為工件50的大致其姿勢及長軸方向，在實際 的應用中也沒有問題的場合，根據(jù)該向量A的方向，推斷工件50的姿勢及長軸方向。這樣， 能夠從工具44的位置姿勢、工件50的保持位置、工件50相對于工具44的姿勢，推斷工件 50的位置姿勢。
[0084] 或者，可以通過使從保持位置P向重心位置G的向量A、工件50的姿勢及長軸方 向相關，求出工件50的姿勢及長軸方向。在該場合，將從保持位置P向重心位置G的向量 A轉(zhuǎn)換為表示工件50相對于工具44的姿勢的代表的向量B、例如相對于慣性主軸平行的向 量。因此，預先求出將從工件50的規(guī)定位置向重心位置G的向量轉(zhuǎn)換為表示工件50相對 于工具44的姿勢的代表的向量B的轉(zhuǎn)換行列。該代表的向量B以根據(jù)向量B求出工件50 的姿勢的方式設定。并且，根據(jù)預先求出的轉(zhuǎn)換行列，根據(jù)從保持位置P向重心位置G的向 量A計算表示工件50相對于工具44的姿勢的向量B。通過使用工具44的位置姿勢、工件 50的保持位置、表示工件50相對于工具44的姿勢的向量B，能推斷工件50的位置姿勢。
[0085] 另外，作為表示工件50相對于工具44的姿勢的代表的向量B，為根據(jù)與工件50的 位置及姿勢相關的約束條件，基于代表的向量B，能夠表示工件50的長軸方向及姿勢的向 量。換言之，所謂代表的向量B，是能夠根據(jù)利用工具的工件的保持方法、該向量B，與繞以 該向量B為基準的軸線的旋轉(zhuǎn)無關地決定工件50的長軸方向及姿勢的向量。代表的向量 B的一個例子如圖8所示。
[0086] 接著，對工件的長軸方向的長度比規(guī)定閾值大，并且，工件的保持位置與重心位置 之間的距離比其他規(guī)定閾值大的場合，可以忽略繞通過保持位置及重心位置的軸線的旋 轉(zhuǎn)，或者，以不繞該軸線旋轉(zhuǎn)的方式保持工件的場合進行研究。即使在該場合，也根據(jù)從保 持位置向重心位置的向量的方向，推斷工件的姿勢及長軸方向。能夠以工具的姿勢、工件相 對于工具的姿勢為基準，推斷工件的姿勢。另外，在工件的長軸方向的長度比規(guī)定閾值大， 并且，工件的保持位置與重心位置之間的距離比其他規(guī)定的閾值大的場合，即使工件的保 持位置不是規(guī)定位置，也能通過使用工具的位置姿勢、表示工件相對于工具的姿勢的向量， 推斷工件的大致位置姿勢。在工件較長，使保持的位置為工件的端附近的適當位置的場合， 這種推斷普遍適用。
[0087] 在保持位置與重心位置之間的距離比規(guī)定的閾值大的場合，即使不使保持位置為 規(guī)定位置，也能夠根據(jù)保持位置及重心位置，以更小的誤差推斷工件的姿勢及長軸方向。另 夕卜，在不需要完全正確地特定工件的姿勢，只要能大致推斷即可的場合，適用的對象廣泛。 隨著保持位置與重心位置之間的距離變小，姿勢的推斷結果的誤差變大，因此，根據(jù)能容許 的姿勢誤差設定閾值。在可以不特定工件的方向的場合，可以保持工件的任一端部側(cè)，但在 需要特定工件的方向的場合，保持工件的任意的端部側(cè)的位置、或工件的任意的端部與重 心之間的任意的位置。
[0088] 在保持位置與重心位置之間的距離比規(guī)定的閾值大的場合，將從工件的保持位置 向重心位置的向量視為從工件的規(guī)定位置向重心位置的向量，也沒有太大問題。另外，預先 求出將從工件的規(guī)定位置向重心位置的向量轉(zhuǎn)換為表示工件相對于工具的姿勢的代表的 向量的轉(zhuǎn)換行列。這樣，根據(jù)工件的保持位置、預先求出的轉(zhuǎn)換行列、從工件的保持位置向 重心位置的向量，求出工件的姿勢及長軸方向。
[0089] 圖9表示工件70及用于保持工件70的第三工具72的結構例。第三工具72具有 在前端具有兩個爪74的結構。工件70具有在一端形成孔的圓環(huán)狀的第一部分76、棒狀的 第二部分78。第三工具72在使兩個爪74通過工件70的第一部分76的孔的狀態(tài)下，使兩 個爪74向互相離開的方向移動，通過使力作用在第一部分76的內(nèi)周部，能夠保持工件70。 在該場合，工件70由第三工具72保持時，約束繞沿第二部分78延伸的長軸旋轉(zhuǎn)。圖9表示 利用第三工具72的工件70的保持位置相同，但工件70的姿勢不同的多個例子（a)?（c)。
[0090] 工件70的保持位置P設定在例如與第三工具72的爪74接觸的第一部分76的內(nèi) 周部的兩處的接觸點的中間。并且，當假設保持位置P及重心位置G位于工件70的長軸上 時，如圖所示，從保持位置P向重心位置G的向量A的方向與工件70的長軸方向大致一致。 因此，以從保持位置P向重心位置G的向量A為基準，能夠推斷工件70的長軸方向。另外， 以工件70的長軸方向為基準，能夠推斷工件70相對于工具72的姿勢。因此，如果使工件 70的長軸方向與姿勢對應，則能夠根據(jù)向量A的方向推斷工件70相對于工具72的姿勢。 以工具72的姿勢、工件70相對于工具72的姿勢為基準，能夠推斷工件的姿勢。在工件70 的保持位置是規(guī)定位置附近的場合，以工具72的位置姿勢、工件70的保持位置、工件70相 對于工具72的姿勢為基準，能夠推斷工件70的位置姿勢。保持位置越靠近規(guī)定位置，越能 正確地推斷工件70的位置。
[0091] 即使保持位置P未位于工件70的長軸上的場合，也同樣能根據(jù)向量A的方向推斷 工件70的大致長軸方向及姿勢。另外，如果預先求出將從保持位置P向重心位置G的向 量A轉(zhuǎn)換為表示工件的姿勢的代表的向量、例如工件70的長軸方向的向量的轉(zhuǎn)換行列，則 能夠利用該轉(zhuǎn)換行列，推斷工件70的長軸方向及工件70的姿勢。這樣，當在固定工件繞工 件的某軸線旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下保持的場合，以從保持位置向重心位置的向量為基準，求出工件 相對于工具的姿勢，能夠推斷工件的長軸方向及姿勢。即使工件70的位置推斷也與上述相 同。
[0092] 圖10表示工件80及用于保持工件80的第四工具82的其他結構例。工件80的 長軸方向的長度比規(guī)定閾值大，并且，工件的保持位置與重心位置之間的距離比其他規(guī)定 的閾值大。在該例子中，工件80具有大致圓柱狀的形狀。第四工具82通過使形成前端部 的兩個爪84互相接近，在工件80的外周部的兩處保持工件80。在該場合，工件80繞長軸 的旋轉(zhuǎn)也被約束。圖10表示利用第四工具82的工件80的保持位置相同，但工件80的姿 勢不同的多個例子（a)?（c)。
[0093] 工件80的保持位置設置在例如與第四工具82的爪84接觸的工件80的外周部的 兩處的接觸點的中間。并且，當假設保持位置P及重心位置G位于工件80的長軸上時，如圖 所示，從保持位置P向重心位置G的向量A的方向與工件80的長軸方向大致一致。因此， 能以從保持位置P向重心位置G的向量A為基準，推斷工件80的長軸方向。另外，能夠以 工件80的長軸方向為基準，推斷工件80相對于工具82的姿勢。因此，如果使工件80的長 軸方向與姿勢對應，則能夠根據(jù)向量A的方向推斷工件80相對于工具82的姿勢。能夠以 工具82的姿勢、工件80相對于工具82的姿勢為基準，推斷工件80的姿勢。另外，在工件 80的長軸方向的長度比規(guī)定閾值大，并且工件的保持位置與重心位置之間的距離比其他規(guī) 定閾值大的場合，即使工件80的保持位置不為規(guī)定位置，也能以工具82的位置姿勢、工件 80相對于工具82的姿勢為基準，推斷工件的大致位置姿勢。
[0094] 在工件80的長軸方向的長度比規(guī)定閾值大，并且工件的保持位置與重心位置之 間的距離比其他規(guī)定閾值大的場合，即使保持位置P未位于工件80的長軸上的場合，也能 根據(jù)向量A的方向推斷工件80的大致長軸方向及位置姿勢。另外，如果預先求出將從保持 位置P向重心位置G的向量A轉(zhuǎn)換為表示工件相對于工具的姿勢的代表的向量、例如工件 80的長軸方向的向量的轉(zhuǎn)換行列，則能利用該轉(zhuǎn)換行列，計算工件80的長軸方向及工件80 的姿勢。這樣，在工件繞某個軸線的旋轉(zhuǎn)被固定的狀態(tài)下保持的場合，在工件的長軸方向 的長度比規(guī)定閾值大，并且工件的保持位置與重心位置之間的距離比其他規(guī)定閾值大的場 合，能夠以從保持位置向重心位置的向量為基準，求出工件相對于工具的姿勢，推斷工件的 長軸方向及工件的位置姿勢。
[0095] 在上述多個例子中，可以有意識地保持位于離開工件的重心位置的位置的工件的 端部或靠近端部的位置。通過保持位置與重心位置之間的距離變大，能求出工件的姿勢，或 高精度地求出工件的姿勢。
[0096] 在上述例子中，在能根據(jù)工件的保持方法、從工件的保持位置向重心位置的向量、 或表示以該向量為基準的工件的姿勢的代表的向量，推斷工件的長軸方向、工件的位置及 姿勢的場合，根據(jù)這些推斷信息進行如下處理。
[0097] (1)修正工件的位置及姿勢，在使各工件排列的狀態(tài)下移動到傳送帶或工件的搬 運目的地。
[0098] (2)以能對工件的計測裝置進行計測的方式，改變工件的位置及姿勢地移動。此 時，期望更正確地推斷位置及姿勢，但即使大致推斷其位置及姿勢，也能進行上述計測。作 為工件的計測目的，具有正確地修正、檢測保持的工件的位置及姿勢、檢查工件的品質(zhì)或狀 態(tài)。例如，能夠以相對于使用視覺傳感器等的檢查裝置，成為期望的計測位置的方式、且以 在能計測的區(qū)域內(nèi)配置工件的方式，且以工件的長軸方向為規(guī)定方向的方式，且工件載置 在能計測的平面上的方式等，改變工件的位置及姿勢。這樣利用檢測裝置改變工件的位置 及姿勢的場合的處理由控制裝置10的保持位置修正部32執(zhí)行。
[0099] (3)在不需要改變工件的位置及姿勢的場合，不改變動作指令地以原狀態(tài)繼續(xù)工 件的搬運工序。
[0100] (4)在從保持位置向重心位置的向量的方向相對于工具超過規(guī)定的范圍的場合， 認為工件的姿勢未包含于期望的范圍、或無法正確地計算該向量等，判斷為工件的保持狀 態(tài)不合適。在該場合，動作指令改變部16以使工件返回集裝箱、或暫時放置在作業(yè)臺上后 以更穩(wěn)定的姿勢重新保持工件的方式改變動作指令。
[0101] 通過上述處理，能在穩(wěn)定的狀態(tài)下進行搬運，并且通過推斷工件的大致位置及姿 勢，減少在其他作業(yè)臺等檢測工件的位置或姿勢且重新保持的作業(yè)的次數(shù)，能夠只在必要 時進行。
[0102] 另外，在工件的重心位置、工件的保持位置之間的距離超過規(guī)定閾值的場合，可以 以工件搬運時的移動方向的向量與從重心位置向保持位置的向量為相同方向的方式修正 搬運時的工件的位置及姿勢。在存在多個保持位置的場合，這些保持位置中的代表的位置 或這些保持位置的中心位置用作保持位置。如果這樣，則在搬運工件時，能防止工件的保持 狀態(tài)不穩(wěn)定。在工件的重量比規(guī)定的閾值小的場合，判斷為在搬運時，工件的保持位置不穩(wěn) 定，可以不執(zhí)行這種處理。
[0103] 通過執(zhí)行上述處理，并且計算取出的工件的重量，能夠執(zhí)行工件的種類判斷處理、 工件的優(yōu)劣判斷、或部件是否正確地組裝在工件上的判斷。工件的種類判斷處理由控制裝 置10的判斷處理部24執(zhí)行。工件的優(yōu)劣判斷由控制裝置10的優(yōu)劣判斷處理部26執(zhí)行。
[0104] 在以工件相對于工具總是為相同的位置及姿勢的方式保持的場合，例如，在將工 件放置在規(guī)定的位置的場合，且使用視覺傳感器等計測裝置能以相同的位置關系保持的場 合，在搬運時，計算工件的重心位置，通過比較該工件的重心位置的計算值與預定的值，能 夠簡單且迅速地執(zhí)行利用判斷處理部24的工件的種類判斷、利用優(yōu)劣判斷處理部26的工 件是否是預計的工件的優(yōu)劣判斷、或部件是否正確地組裝在部件上的判斷。通過利用工件 的重心位置，即使對象的工件的重量相同的場合，也能進行多種判斷處理。尤其在工件的外 部由罩覆蓋的場合等，在無法執(zhí)行通常的利用視覺傳感器的檢查時是有效的。另外，通過將 工件的重量及重心位置雙方用于各種判斷，能夠更詳細、更正確地進行判斷，提高判斷的精 度。
[0105] 在搬運工件時，進行工件的種類或工件的優(yōu)劣判斷，根據(jù)其結果，改變工件的搬運 目的地，或除去不是預計的工件等，根據(jù)工件，動作指令改變部16改變機器人的動作指令。 這樣，由于在搬運的移動動作中進行各種判斷，進行根據(jù)其結果的處理，并且，能使用用于 多目的的力計測部實現(xiàn)，因此，能縮短系統(tǒng)的周期時間，并且，減少系統(tǒng)的工作成本。由此， 系統(tǒng)的用途廣泛。
[0106] 另外，以搬運取出的工件時計算的重心位置為基準，在將工件放置在搬運目的地 的規(guī)定場所、例如傳送帶上時，優(yōu)選以工件的重心位置包含于傳送帶的規(guī)定區(qū)域內(nèi)的方式 放置工件。通過這樣，穩(wěn)定地執(zhí)行放置工件的工序。例如，能夠防止工件從傳送帶落下。另 夕卜，例如在隨行工作臺化工序時，在取出相同形狀但重心位置不同的多個工件并層疊的場 合，能夠以重心位置未局部地集中的方式使工件的重心位置偏離。
[0107] 根據(jù)上述實施方式，在保持工件時，根據(jù)在利用工具取出并搬運在無法使工具與 工件的重心位置的位置關系為期望的位置關系的狀態(tài)下放置的工件時計算的工件的重心 位置，執(zhí)行工件的保持狀態(tài)的穩(wěn)定性、保持的工件的位置及姿勢、保持工件的哪個面等工件 的保持狀態(tài)的推斷、工件的種類判斷、工件的優(yōu)劣判斷等。另外，根據(jù)需要，還考慮工件的重 量、由力檢測部檢測的力數(shù)據(jù)的變化地執(zhí)行各種判斷。并且，根據(jù)在工件的取出搬運時得到 的、這些被保持的工件的狀態(tài)、狀況等結果改變機器人的動作。其結果，由于能夠在工件的 搬運過程中執(zhí)行各種判斷、且能不進行將工件放置在作用臺上等工序、減少放置次數(shù)、且使 用用于多目的的力計測部而省略高價的檢查裝置等，因此，能夠減少系統(tǒng)及其工作成本。另 夕卜，在工件的搬運時具有事故危險性的場合，通過改變機器人的動作而提前防止事故，能提 高系統(tǒng)的安全性。
[0108] 以上，說明了本發(fā)明的多種實施方式及變形例，但本領域技術人員當然知道，即使 其他實施方式及變形例，也能起到本發(fā)明所預計的作用效果。尤其能不超過本發(fā)明的范圍 地刪除或置換上述實施方式及變形例的結構要素，還可以增加公知的方法。另外，本領域技 術人員當然了解即使通過任意地組合在本說明書中明示或暗示地公開的多個實施方式的 特征，也能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。
【權利要求】
1. 一種控制裝置（10)，其控制機器人（40)，該機器人（40)具備保持工件（50、70、80) 的工具（44、54、60、72、82)、計測在利用上述工具（44、54、60、72、82)保持上述工件（50、70、 80)時上述工件（50、70、80)作用在上述工具（44、54、60、72、82)上的力的力計測部（42)，保 持并搬運置于立體空間的工件（50、70、80)，該控制裝置（10)的特征在于， 具備： 重心位置計算部（12)，其在上述機器人（40)保持并搬運工件（50、70、80)時，根據(jù)在保 持了上述工件（50、70、80)的機器人（40)的多個姿勢中由上述力計測部（42)計測的力數(shù) 據(jù)，計算由上述工具（44、54、60、72、82)保持的上述工件（50、70、80)的重心位置； 處理部（14)，其根據(jù)上述工具（44、54、60、72、82)的位置及上述工件（50、70、80)的重 心位置的位置關系，執(zhí)行所保持的上述工件（50、70、80)的保持狀態(tài)的推斷處理、所保持的 上述工件（50、70、80)的種類的判斷處理及所保持的上述工件（50、70、80)的優(yōu)劣判斷處理 中的至少一個處理；以及 動作指令改變部，其根據(jù)由上述處理部（14)得到的處理結果，改變上述機器人（40)的 動作指令。
2. 根據(jù)權利要求1所述的控制裝置（10)，其特征在于， 上述重心位置計算部（12)還具備獲得上述工件（50、70、80)的重量的重量獲得部 (18)， 上述處理部（14)形成為，根據(jù)上述工具（44、54、60、72、82)的位置與上述工件（50、70、 80)的重心位置的位置關系、上述工件（50、70、80)的重量，執(zhí)行所保持的上述工件（50、70、 80)的保持狀態(tài)的推斷處理、所保持的上述工件（50、70、80)的種類的判斷處理、以及所保持 的上述工件（50、70、80 )的優(yōu)劣判斷處理中的至少一個處理。
3. 根據(jù)權利要求1所述的控制裝置（10)，其特征在于， 上述處理部（14)形成為，通過根據(jù)利用上述工具（44、54、60、72、82)的工件（50、70、 80)的保持方法、上述工具的位置（44、54、60、72、82)與上述工件（50、70、80)的重心位置的 位置關系，決定上述工件（50、70、80)的規(guī)定的軸相對于上述工具（44、54、60、72、82)的姿 勢，推斷上述工件（50、70、80)的保持狀態(tài)。
4. 根據(jù)權利要求1所述的控制裝置（10)，其特征在于， 上述工具（54)形成為，通過吸引上述工件（50)的面部分，保持上述工件（50)， 該控制裝置（10)還具備： 存儲能由上述工具（54)保持的上述工件（50)的面的從平面到上述工件（50)的重心位 置的最短距離的最短距離存儲部（28);以及 根據(jù)由上述工具（54)保持的上述工件（50)的面的位置及姿勢，獲得上述工件（50)的 面的從平面到上述工件（50)的重心位置的最短距離的最短距離獲得部（30)， 上述處理部（14)形成為，通過比較由上述最短距離存儲部（28)存儲的最短距離、由上 述最短距離獲得部（30)獲得的最短距離，推斷由上述工具（54)保持的上述工件（50)的面。
5. 根據(jù)權利要求1?4任一項所述的控制裝置（10)，其特征在于， 上述動作指令改變部形成為，根據(jù)由上述處理部（14)得到的上述工件（50、70、80)的 保持狀態(tài)的推斷處理的結果，改變搬運上述工件（50、70、80)時的上述機器人（40)的移動 速度。
6. 根據(jù)權利要求1?4任一項所述的控制裝置（10)，其特征在于， 上述動作指令改變部形成為，根據(jù)由上述處理部（14)得到的上述工件（50、70、80)的 保持狀態(tài)的推斷處理的結果，以使上述工件（50、70、80)從由上述工具（44、54、60、72、82) 保持前的場所返回規(guī)定區(qū)域內(nèi)的方式使上述機器人（40)進行動作，或者以暫時釋放上述工 件（50、70、80)且將上述工件（50、70、80)移動到用于再次保持的場所的方式使上述機器人 (40)進行動作。
7. 根據(jù)權利要求1?4任一項所述的控制裝置（10)，其特征在于， 上述動作指令改變部形成為，根據(jù)由上述處理部（14)得到的上述工件（50、70、80)的 保持狀態(tài)的推斷處理的結果，以改變搬運上述工件（50、70、80)時的上述工件（50、70、80) 的位置或姿勢的方式使上述機器人（40)進行動作。
8. 根據(jù)權利要求1?4任一項所述的控制裝置（10)，其特征在于， 該控制裝置（10)形成為，與形成為計測上述工件（50、70、80)的位置及姿勢的計測裝 置協(xié)作， 上述動作指令改變部形成為，根據(jù)由上述處理部（14)得到的上述工件（50、70、80)的 保持狀態(tài)的推斷處理的結果，以修正上述工件（50、70、80)的位置及姿勢并使上述工件 (50、70、80)移動到由上述計測裝置計測的位置的方式使上述機器人（40)進行動作， 該控制裝置（10)還具備與上述計測裝置協(xié)作地修正上述工件（50、70、80)的保持位置 及姿勢的保持位置修正部（32 )。
9. 根據(jù)權利要求1?4任一項所述的控制裝置（10)，其特征在于， 上述動作指令改變部形成為，根據(jù)由上述重心位置計算部（12)計算的上述工件（50、 70、80)的重心位置，以上述工件（50、70、80)的重心位置包含于定位在搬運目的地的場所的 規(guī)定的區(qū)域內(nèi)的方式使上述機器人（40)進行動作。
【文檔編號】B25J13/08GK104108104SQ201410157641
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權日: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
【專利摘要】本發(fā)明提供一種控制裝置，其控制機器人，該機器人具備保持工件的工具、計測在保持工件的狀態(tài)下作用在工具上的力的力計測部，保持并搬運工件。控制裝置具備：根據(jù)在保持了工件的機器人的多個姿勢中由力計測部計測的力數(shù)據(jù)，計算工件的重心位置的重心位置計算部；根據(jù)工具的位置及工件的重心位置的位置關系，執(zhí)行工件的保持狀態(tài)的推斷處理、工件的種類的判斷處理及工件的優(yōu)劣判斷處理中的至少一個處理的處理部；以及根據(jù)由處理部得到的處理結果，改變機器人的動作指令的動作指令改變部。
【專利說明】搬運工件的機器人的控制裝置
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于取出工件并搬運取出的工件的機器人的控制裝置。
【背景技術】
[0002] 已知有具備利用工具取出如散裝在集裝箱中的工件那樣未位于規(guī)定的位置的工 件，并且將取出的工件搬運到規(guī)定的場所的機器人的系統(tǒng)。在這種機器人系統(tǒng)中，在未正 確地識別應取出的工件的位置及姿勢的場合，工件的位置及姿勢是不確定的，因此，在利用 工具保持工件時，工件與工具之間的位置關系不確定。更具體地說，在適當?shù)乇３止ぜ?，?者保持散裝的工件上的某個易于取出的部分的場合等，由工具保持的工件的部位每次均變 化。并且，由工具保持時的工件相對于工具的姿勢同樣也每次均變化。在這種場合，即使識 別了工件的位置及姿勢，在不清楚工件的重心位置的場合，在保持工件時，無法將工具與工 件的重心位置的位置關系保持為期望的位置關系。
[0003] 因此，具有在位于離開工件的重心的位置的部位保持工件或以不穩(wěn)定的姿勢保持 工件的場合。在這種場合，由于未穩(wěn)定地保持工件，因此，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，或者，工件在搬運過程中落下而損傷周圍的裝置，由 此，不僅使系統(tǒng)的工作中斷，還有可能危害周圍的作業(yè)人員。
[0004] 另外，由于工具與工件的位置關系不確定，存在需要了解工件的長軸方向、工件的 姿勢的場合。并且，在存在多個由工具保持的工件的面的場合，有時不清楚在哪個面進行保 持。在這種場合，存在使用視覺傳感器，檢測保持工件的部分、工件的姿勢的追加的工序。另 夕卜，由于工件相對于工具的位置關系不明確，因此，在將工件暫時放置在其他場所，且利用 視覺傳感器檢測出工件的姿勢后，存在需要再次保持工件的追加的工序。
[0005] 另外，在包括多種工件的場合，或者混入具有缺陷等的次品、未預期的工件的場 合，或者在工件其性質(zhì)容易損傷的場合，還存在需要利用追加的檢查裝置檢查工件的優(yōu)劣 的追加的檢查工序。由于在取出散裝的工件的過程中，取出的工件的個數(shù)多，因此，將工件 取出并搬運到規(guī)定的位置存在周期時間及成本增大的傾向。
[0006] 在JP-A-2011-183537中公開了檢查工件的保持狀態(tài)，并根據(jù)需要以其他姿勢重 新保持工件的內(nèi)容。在JP-A-5-212690中公開了在保持工件的狀態(tài)下對工件進行計測，判 斷工件是否與規(guī)定種類的工件一致的內(nèi)容。并且，在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，修正工件相對于工具的姿勢的內(nèi)容。在 JP-B-3925020中公開了在取出工件失敗時，以使工件接近箱的中央的方式控制機器人的動 作的內(nèi)容。在JP-A-2000-263481中公開了在取出工件時，如果檢測出異常，則中斷取出工 序并使機器人后退的內(nèi)容。在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，計算工件的重量及重心位 置、重力方向的方法。
[0007] 在上述公知的相關技術中，在判斷為不穩(wěn)定地保持工件的場合，在將工件暫時放 置在其他場所的狀態(tài)下，需要使用檢查裝置檢查工件的位置及姿勢，根據(jù)其檢查結果，以適 當?shù)淖藙菰俅伪３止ぜＡ硗?，在想要進行檢查時，也有可能使工件落下而破壞這種檢查裝 置。另外，當使用這種檢查裝置時，不僅浪費時間，還花費成本，有時還選擇場所。結果，無 法避免周期時間的增大及以檢查裝置為起因的成本增大。并且，在這種計測裝置中，由于無 法得到工件的實際重量、重心位置、保持中的力數(shù)據(jù)，因此，難以在搬運過程中判斷工件的 保持狀態(tài)是哪種程度、是否不穩(wěn)定。
[0008] 另外，在難以從外觀判斷工件的種類、優(yōu)劣的場合，在搬運過程中，有時無法簡單 地進行這種判斷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009] 因此，期望在工件取出搬運時，簡單地進行利用工具的工件的保持裝置的穩(wěn)定性、 保持的工件的位置及姿勢、保持工件哪個面等工件的保持狀態(tài)的推斷、工件的種類判斷、工 件的優(yōu)劣判斷、能夠選擇性地執(zhí)行根據(jù)所保持的工件的狀態(tài)、狀況的適當?shù)奶幚淼臋C器人 系統(tǒng)的控制裝置。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的第一方案，一種控制裝置，其控制機器人，該機器人具備保持工件的 工具、計測在利用上述工具保持上述工件時上述工件作用在上述工具上的力的力計測部， 保持并搬運置于立體空間的工件，該控制裝置具備：在上述機器人保持并搬運工件時，根據(jù) 在保持了上述工件的機器人的多個姿勢中由上述力計測部計測的力數(shù)據(jù)，計算由上述工具 保持的上述工件的重心位置的重心位置計算部；根據(jù)上述工具的位置及上述工件的重心位 置的位置關系，執(zhí)行所保持的上述工件的保持狀態(tài)的推斷處理、所保持的上述工件的種類 的判斷處理及所保持的上述工件的優(yōu)劣判斷處理中的至少一個處理的處理部；以及根據(jù)由 上述處理部得到的處理結果，改變上述機器人的動作指令的動作指令改變部。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的第二方案，在第一方案的控制裝置中，上述重心位置計算部還具備 獲得上述工件的重量的重量獲得部，上述處理部形成為，根據(jù)上述工具的位置與上述工件 的重心位置的位置關系、上述工件的重量，執(zhí)行所保持的上述工件的保持狀態(tài)的推斷處理、 所保持的上述工件的種類的判斷處理、以及所保持的上述工件的優(yōu)劣判斷處理中的至少一 個處理。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的第三方案，在第一方案的控制裝置中，上述處理部形成為，通過根據(jù) 利用上述工具的工件的保持方法、上述工具的位置與上述工件的重心位置的位置關系，決 定上述工件的規(guī)定的軸相對于上述工具的姿勢，推斷上述工件的保持狀態(tài)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第四方案，在第一方案的控制裝置中，上述工具形成為，通過吸引上 述工件的面部分，保持上述工件，該控制裝置還具備存儲能由上述工具保持的上述工件的 面的從平面到上述工件的重心位置的最短距離的最短距離存儲部、根據(jù)由上述工具保持的 上述工件的面的位置及姿勢，獲得上述工件的面的從平面到上述工件的重心位置的最短距 離的最短距離獲得部，上述處理部形成為，通過比較由上述最短距離存儲部存儲的最短距 離、由上述最短距離獲得部獲得的最短距離，推斷由上述工具保持的上述工件的面。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的第五方案，在第一至第四任一方案的控制裝置中，上述動作指令改 變部形成為，根據(jù)由上述處理部得到的上述工件的保持狀態(tài)的推斷處理的結果，改變搬運 上述工件時的上述機器人的移動速度。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的第六方案，在第一至第四任一方案的控制裝置中，上述動作指令改 變部形成為，根據(jù)由上述處理部得到的上述工件的保持狀態(tài)的推斷處理的結果，以使上述 工件從由上述工具保持前的場所返回規(guī)定區(qū)域內(nèi)的方式使上述機器人進行動作，或者以暫 時釋放上述工件且將上述工件移動到用于再次保持的場所的方式使上述機器人進行動作。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的第七方案，在第一至第四任一方案的控制裝置中，上述動作指令改 變部形成為，根據(jù)由上述處理部得到的上述工件的保持狀態(tài)的推斷處理的結果，以改變搬 運上述工件時的上述工件的位置或姿勢的方式使上述機器人進行動作。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的第八方案，在第一至第四任一方案的控制裝置中，該控制裝置形成 為，與形成為計測上述工件的位置及姿勢的計測裝置協(xié)作，上述動作指令改變部形成為，根 據(jù)由上述處理部得到的上述工件的保持狀態(tài)的推斷處理的結果，以修正上述工件的位置及 姿勢并使上述工件移動到由上述計測裝置計測的位置的方式使上述機器人進行動作，該控 制裝置還具備與上述計測裝置協(xié)作地修正上述工件的保持位置及姿勢的保持位置修正部。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的第九方案，在第一至第四任一方案的控制裝置中，上述動作指令改 變部形成為，根據(jù)由上述重心位置計算部計算的上述工件的重心位置，以上述工件的重心 位置包含于定位在搬運目的地的場所的規(guī)定的區(qū)域內(nèi)的方式使上述機器人進行動作。
[0019] 本發(fā)明的效果如下。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)保持的工件的狀態(tài)、狀況改變機器人的動作。由此，能進行根據(jù) 需要的靈活的對應，能省略不需要的工序及裝置，因此，能縮短周期時間，并且，能減少系統(tǒng) 的導入成本及管理成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 這些及其他本發(fā)明的目的、特征及優(yōu)點參照附圖所表示的本發(fā)明的示例的實施方 式的詳細的說明而變得更明確。
[0022] 圖1是表示具備由本發(fā)明的實施方式的控制裝置控制的機器人的機器人系統(tǒng)的 結構例的概略圖。
[0023] 圖2是功能性地表示本發(fā)明的實施方式的控制裝置的結構的圖。
[0024] 圖3是表示在使工件移動的過程中變化的工件的姿勢的圖。
[0025] 圖4是表示使用具有三個吸附部的工具保持工件的方式的圖。
[0026] 圖5是用于說明工件的保持面的判斷方法的圖。
[0027] 圖6是表示形成為相對于工件的面以面接觸的工具的圖。
[0028] 圖7是表示由工具保持的工件的多種狀態(tài)的圖。
[0029] 圖8是表示示例工件的姿勢的代表的向量的例子的圖。
[0030] 圖9是表示用于保持工件的工具的結構例的圖。
[0031] 圖10是表示用于保持工件的工具的其他結構例的圖。
[0032] 圖11是表示利用本發(fā)明的實施方式的控制裝置的處理的過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。下面，力只要不特別地限定，則包括力及 力的力矩。圖1是表示具備由本發(fā)明的實施方式的控制裝置10控制的機器人的機器人系 統(tǒng)的結構例的概略圖。圖示的機器人40是六軸多關節(jié)式機器人，但本發(fā)明也能同樣應用于 具有其他方式的任意的公知的機器人40。機器人40的各驅(qū)動軸由控制裝置10控制，由此， 機器人臂的前端可定位于立體空間的任意的場所?？刂蒲b置10具有CPU、ROM、RAM等硬件 結構，執(zhí)行后述的多種處理。
[0034] 機器人40用于取出在集裝箱52內(nèi)散裝的多個工件50,并依次移動到規(guī)定的場 所、例如傳送帶或作業(yè)臺。工件50以散裝不規(guī)則地配置、或者未置于規(guī)定的位置等的方式， 以在保持工件時，無法使工具與工件的重心位置的位置關系為期望的位置關系的狀態(tài)下放 置。在機器人40的臂的前端設有作為力計測部的六軸力傳感器42。在力傳感器42上安裝 具備氣壓式吸附襯墊的工具44。工具44形成為通過利用負壓吸引工件50,保持工件50。 力傳感器42在利用工具44保持工件50的狀態(tài)下，計測作用在工具44上的力。
[0035] 工具44只要能保持工件50,則具有其他方式。例如，可以是形成為通過對兩個爪 進行開閉，夾持工件50的工具?；蛘?，可以是具備相對于工件50產(chǎn)生吸引力的電磁鐵的工 具?？梢源媪鞲衅?2,以驅(qū)動機器人40的各關節(jié)的馬達的電流值為基準，推斷作用在 工具44上的力的方式間接地獲得。另外，可以在工具44上安裝力傳感器等，計測作用在工 具44上的力。另外，以防止沖突、檢測過負荷、力監(jiān)視或力控制的目的，在機器人40具備力 計測部的場合，可以代替力傳感器42使用該力計測部。
[0036] 圖2是功能性地表示本發(fā)明的實施方式的控制裝置10的結構的圖。控制裝置10 具備重心位置計算部12、處理部14、動作指令改變部16、重量獲得部18、存儲部20、最短距 離存儲部28、最短距離獲得部30以及保持位置修正部32。
[0037] 重心位置計算部12根據(jù)在機器人40的多個姿勢中由力傳感器42計測的力數(shù)據(jù)， 計算由工具44保持的工件50的重心位置。在由力傳感器42計測的力數(shù)據(jù)中含有與力及 力的力矩相關的數(shù)據(jù)。在本說明書中，重心位置表示質(zhì)量中心的位置。詳細的重心位置的 計算方法的例子后述。處理部14還具備推斷處理部22、判斷處理部24以及優(yōu)劣判斷處理 部26。推斷處理部22根據(jù)工件50相對于工具44的重心位置，推斷工件50的保持狀態(tài)。 判斷處理部24根據(jù)工件50相對于工具44的重心位置，判斷工件50的種類。優(yōu)劣判斷處 理部26根據(jù)工件50相對于工具44的重心位置，判斷是否是有意識的工件的優(yōu)劣。例如， 判斷是否為與成為對象的工件不同的狀態(tài)的工件、是否是存在缺陷的次品、是否是與成為 對象的工件不同的種類的工件、是否在工件上產(chǎn)生損傷等。處理部14形成為選擇性地使推 斷處理部22、判斷處理部24及優(yōu)劣判斷處理部26中的至少一個進行動作。
[0038] 動作指令改變部16根據(jù)由處理部14得到的處理結果，改變對機器人40的動作指 令。重量獲得部18獲得工件50的重量。在存儲部20中存儲示教程序、動作程序、所計算 的工件50的重心位置、工件50的重量、對各種計算必要的參數(shù)及計算結果等。
[0039] 最短距離存儲部28形成為存儲從工件50的各面到工件50的重心位置的最短距 離。最短距離獲得部30形成為計算從工件50的保持面到工件50的重心位置的最短距離。 如后所述，最短距離存儲部28及最短距離獲得部30用于判斷是否在工件50的任一面保持 工件50。
[0040] 保持位置修正部32使用視覺傳感器等檢測工件，用于以利用其檢測結果識別的 工件的保持位置及保持姿勢與實際位置及姿勢一致的方式進行修正或檢測。
[0041] 接著，參照圖11說明本實施方式的控制裝置10的處理過程的一個例子。圖11是 表示控制裝置10的處理過程的流程圖。另外，在此說明的一連串的處理只不過是一個例 子，本發(fā)明未限定于該具體例子。
[0042] 當工件50的取出處理及搬運處理開始時，從控制裝置10向機器人40發(fā)出動作指 令。機器人40接受動作指令，使安裝在機器人40的前端的工具44在集裝箱52內(nèi)移動。并 且，對工具44執(zhí)行保持動作，保持工件50 (步驟S1)。一邊在將工件50保持在工具44上 的狀態(tài)下改變工件50的姿勢，一邊利用力傳感器42獲得工件50作用在工具44上的力數(shù) 據(jù)(步驟S2)。力數(shù)據(jù)含有與機器人40的多個姿勢相關的力及力的力矩。所獲得的力數(shù)據(jù) 例如存儲在控制裝置10的存儲部20中。
[0043] 接著，控制裝置10的重心位置計算部12根據(jù)在步驟S2中在機器人40的多個姿 勢中所獲得的力數(shù)據(jù)，計算工件50的重心位置(步驟S3)。機器人40、工具44的位置及姿 勢由安裝在機器人40的各驅(qū)動軸上的編碼器等位置檢測裝置計算。
[0044] 處理部14使推斷處理部22、判斷處理部24及優(yōu)劣判斷處理部26中的至少一個起 動，執(zhí)行步驟S4?S9的處理。是否執(zhí)行各處理例如通過示教操作盤由操作人員選擇。在 步驟S4的判斷是YES的場合，即需要執(zhí)行工件50的保持狀態(tài)的推斷的場合，進入步驟S5， 執(zhí)行利用推斷處理部22的工件50的保持狀態(tài)的推斷處理。在步驟S4中的判斷是N0的場 合，跳過步驟S5而進入步驟S6。
[0045] 在步驟S6的判斷是YES的場合，即需要執(zhí)行工件50的種類判斷的場合，進入步驟 S7,執(zhí)行利用判斷處理部24的工件50的種類判斷。在步驟S6的判斷是N0的場合，跳過步 驟S7而進入步驟S8。
[0046] 在步驟S8的判斷是YES的場合，即需要執(zhí)行工件50的優(yōu)劣判斷的場合，進入步驟 S9,執(zhí)行利用優(yōu)劣判斷處理部26的工件50的優(yōu)劣判斷。在步驟S8的判斷是N0的場合，跳 過步驟S9而進入步驟S10。
[0047] 并且，動作指令改變部16根據(jù)處理部14、即推斷處理部22、判斷處理部24及優(yōu)劣 判斷處理部26的判斷結果，改變對機器人40的動作指令(步驟S10)。機器人40根據(jù)被所 改變的動作指令控制。
[0048] 下面，更具體地說明利用本實施方式的控制裝置10進行的處理。工件50的保持狀 態(tài)的穩(wěn)定程度根據(jù)工件50的哪個部位由工具44保持而變化。例如，當在靠近工件50的重 心位置的部位保持工件50的場合，穩(wěn)定地保持工件50。在該場合，工具44與工件50之間 的位置關系難以變動。因此，在使工件50移動時，工件50落下的可能性變低。另一方面， 在工件50的保持位置從工件50的重心位置離開的場合，在工件50移動時，工件50與工具 44之間的位置關系變化，工件50落下的可能性變大。在該場合，起動動作指令改變部16， 以低速使工件50移動，或根據(jù)場合暫時將工件50放置于其他場所，在更穩(wěn)定的部位重新保 持工件50。
[0049] 另外，即使在由力傳感器42獲得的力數(shù)據(jù)的變動的大小超過規(guī)定的閾值的場合， 也認為工件50的保持狀態(tài)不穩(wěn)定。因此，在該場合也起動動作指令改變部16,根據(jù)需要選 擇性地執(zhí)行使工件50的移動速度下降，或重新保持工件50等處理。
[0050] 在本發(fā)明中，工件50的保持位置表示以設定在機器人40的機器人臂的控制點為 基準，根據(jù)規(guī)定的規(guī)則決定的位置。即，暫時地設定工件50的保持位置。例如，工件保持位 置是（a) TCP (tool center point:相對于機器人臂設定的控制點）位置、或從TCP沿規(guī)定 方向以規(guī)定量移動的位置，（b)工件44實際與工件50接觸的位置等。在（b)的場合，在存 在多個工具44與工件50的接觸位置的場合，是表示這些接觸位置的位置。例如，在保持了 工件50的狀態(tài)下，在工具44在工件50的面的三處與工件50接觸的場合，工件保持位置設 定在（bl)三個接觸部位的代表位置、例如這些接觸部位的中心。另外，在代替地使用使兩 個爪開閉而保持工件50的工具的場合，工件保持位置設定在（b2)這些爪的中間、（b3)從爪 的中間離開規(guī)定量的位置、（b4)設定在這些爪的任一方的TCP的位置。
[0051] 接著，說明利用重心位置計算部12的工件50的重心位置的計算方法。重心位置 計算部12根據(jù)由力傳感器42得到的力數(shù)據(jù)，計算工件50的重心位置。另外，重心位置計 算部12任意地具備根據(jù)該力數(shù)據(jù)，獲得工件50的重量的重量獲得部18。在計算工件50的 重心位置及重量時使用的力數(shù)據(jù)在機器人40的多個姿勢中，換言之，在機器人40的機器人 臂前端的終端操作裝置、工具44、工件50的多個姿勢中，在暫時停止或移動動作中，與其位 置及姿勢相關地獲得。如圖3所示，在取出工件50并移動的過程中（圖3的（a) -(b)- (c))，優(yōu)選工件50采取多個姿勢。
[0052] 在對工件50的移動位置或移動路徑進行示教時，可以根據(jù)結果將是否能計算重 心位置及重量顯示在示教裝置的畫面上、或在示教裝置中發(fā)出聲音或振動、或利用所具備 的顯示燈表示。是否能計算工件50的重心位置及重量通過使重心位置及重量已知的適當 的工件移動，是否得到正確的結果判斷。該判斷處理例如根據(jù)重心位置及重量的計算值是 否超過規(guī)定閾值而不同、用于計算的關系式的行列是否簡化、關系式的行列的條件數(shù)是否 比規(guī)定閾值小等執(zhí)行。
[0053] 由于計算工件50的重心位置及重量的目的，控制裝置10以在工件50的移動路徑 中，使工件50采用多個姿勢的方式，自動地改變工件50的姿勢地使機器人40進行動作。在 該場合，當指定任意的移動路徑時，控制裝置10以工件50在其移動路徑內(nèi)采用多個姿勢的 方式，自動地形成對機器人40的動作指令地進行作用?；蛘呖梢酝ㄟ^修正示教程序，以在 工件50移動中具有適當?shù)淖藙莸姆绞礁淖児ぜ?0的姿勢。
[0054] 重心位置計算部12及重量獲得部18例如如在JP-A-5-11608UJP-A-2012-40634、 及JP-A-7-205075中公開的那樣，根據(jù)機器人40停止時的力數(shù)據(jù)，以重力進行作用的力為 基準，分別計算工件50的重心位置及重量?；蛘?，工件50的重心位置及重量根據(jù)機器人40 的動作中的力數(shù)據(jù)，以重力及慣性力等進行作用的力為基準計算。在任一場合，都預先獲得 工具44的重心位置及重量。工具44的重心位置及重量相對于未保持工件的狀態(tài)的工具，使 用重心位置計算部12及重量獲得部18計算。并且，使保持了工件50的狀態(tài)的組合了工具 44與工件50的重心位置及重量以預先獲得的工具44的重心位置及重量為基礎，計算工件 50的重心位置及重量。此時，以從工具44與工件50的雙方作用在力傳感器42上的力為基 準計算重心位置，在即使將該值置換為本發(fā)明的工件的重心位置，也具有相同效果的場合， 為了簡單，可以使用該值。
[0055] 在利用機器人40的動作中的力數(shù)據(jù)的場合，使用用于識別桿的慣性參數(shù)(質(zhì)量、 重心位置、慣性張量)的公知的識別方法。例如，建立相對于安裝在力傳感器42上的物體的 Newton-Euler方程式，根據(jù)關于多個姿勢的關系式，安裝在力傳感器42上的物體(工具44 及由工具44保持的工件50)的重量及重心位置例如由最小二乘推斷計算。并且，以預先獲 得的工具44的重心位置及重量、上述計算結果為基準，計算由工具44保持的工件50的重 心位置及重量。
[0056] 另外，重量獲得部18代替如上述那樣計算工件50的重量，可以形成為使用預先測 定或計算的重量的值。在工件50的重量的個體差不大，能夠使用已知值的場合，能夠省略 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果的誤差。
[0057] 在使用重心位置根據(jù)進行動作變化的工具、例如由開閉的兩個爪形成的工具的場 合，預先求出工具的結構部件的重心位置及重量。并且，使用計測工具的可動部分、例如爪 的行程長的計測單元。并且，根據(jù)可動部分的行程長、重心位置及重量，修正工具的重心位 置。由此，能夠正確地計算工具的重心位置或工件50的重心位置。
[0058] 在判斷為不能計算工件50的重量及重心位置的場合，或者，工件50的重量及重心 位置與規(guī)定的閾值差距較大，判斷為無法得到正確的結果的場合，推斷為利用工具44進行 的工件50的保持狀態(tài)不穩(wěn)定。另外，還存在以獲得力數(shù)據(jù)時的機器人40的姿勢不適當為 起因，無法計算工件50的重心位置及重量的場合。以防止這種情況為目的，在將工件50移 動到規(guī)定的位置后，可以沿相同的移動路徑使工件50移動。并且，在該移動路徑中，示教能 計算工件50的重心位置及重量的位置。
[0059] 在無法計算工件50的重心位置等的場合，以將機器人40的姿勢不適當?shù)那闆r傳 遞給操作人員的方式，將警告顯示在機器人40的示教操作盤等上。另外，在工件50的重量 的計算結果超過規(guī)定的閾值的場合，可以推斷為是保持多個工件50等的不適當?shù)谋３譅?態(tài)。
[0060] 在頻繁地產(chǎn)生無法計算工件50的重心位置及重量的場合、判斷為計算結果不正 確的場合時，存在由力傳感器得到的測定結果不正確的可能性。由于由工具44保持前的工 件50在集裝箱52內(nèi)不規(guī)則地配置，因此，例如取出工件50時，與周圍的其他工件50接觸， 或者與集裝箱52接觸，其結果，有可能損壞力傳感器42。因此，根據(jù)需要中斷搬出工序，或 者在不進行搬出工序的時間、例如維修時，利用重心位置及重量已知的工件，對力傳感器42 是否正常地進行工作進行檢查。
[0061] 推斷處理部22根據(jù)工具44的位置、由重心位置計算部12計算的工件50的重心 位置的關系，推斷工件50的保持狀態(tài)?；蛘撸茢嗵幚聿?2根據(jù)工具44的位置、工件50 的重心位置、工件50的重量，推斷工件50的保持狀態(tài)。并且，根據(jù)由推斷處理部22得到的 推斷結果，動作指令改變部16改變機器人40的動作指令。由動作改變指令部16執(zhí)行的對 機器人40的動作指令的改變包括動作指令的調(diào)整、修正及切換。
[0062] 接著，對利用推斷處理部22進行的工件50的保持狀態(tài)的推斷處理、及根據(jù)該推斷 結果的由動作指令改變部16進行的動作指令的改變例進行說明。
[0063] (I)在力數(shù)據(jù)超過規(guī)定的閾值范圍改變的場合
[0064] 在由力傳感器42得到的力數(shù)據(jù)超過規(guī)定的閾值改變的場合，認為表示工件50相 對于工具44的位置不是一定的狀態(tài)。即，在該場合，利用推斷處理部22,推斷為未適當?shù)乇?持工件50的不穩(wěn)定的保持狀態(tài)。相對于此，動作指令改變部16例如（I-I)使工件50返回 集裝箱52內(nèi)。在此，在返回集裝箱內(nèi)的場合，其位置為距取出工件的位置規(guī)定范圍內(nèi)的任 意的位置、以集裝箱的區(qū)域數(shù)據(jù)為基準的任意的位置、集裝箱的中央部的位置等。這種情況 只要未特別地限定，則在本說明書的其他實施方式中也相同。或者，（Ι-Π )使工件50例如 暫時放置在附近的作業(yè)臺上，以成為更穩(wěn)定的保持狀態(tài)的方式再次保持工件50的方式改 變動作指令?；蛘撸↖-III)以使工件50的搬運時的機器人40的移動速度從指定速度變小 的方式改變動作指令。
[0065] (II)在工件50的重量未包含于規(guī)定的閾值范圍的場合
[0066] 在由重量獲得部18獲得的工件50的重量超過閾值范圍的上限的場合，推斷為錯 誤地保持多個工件50。在該場合，動作指令改變部16 (II-I)使工件50返回集裝箱52內(nèi)、 或（II-II)將工件50暫時放置在作業(yè)臺上，以成為更穩(wěn)定的保持狀態(tài)的方式再次保持工件 50地改變動作指令。另外，在工件50的重量低于閾值范圍的下限的場合，利用推斷處理部 22推斷為未保持工件50。在該場合，動作指令改變部16 (II-III)為了慎重起見，以使工 件50返回集裝箱52內(nèi)的方式對機器人40改變動作指令。并且，執(zhí)行再次保持集裝箱52 內(nèi)的工件50的動作。
[0067] (III)在工件50的重心位置、利用工具44的工件50的保持位置之間的距離未包 含于規(guī)定的閾值范圍的場合
[0068] 通常，在工件50的重心位置、工件50的保持位置之間的距離短的場合，原樣搬運 工件50、或者移動到使用視覺傳感器修正工件50相對于機器人40的基準坐標系的位置及 姿勢的保持位置修正用的計測位置等，按照預先的指定使機器人40進行動作。但是，在取 出散裝的工件50的場合，保持傾斜的工件50的上方部分的情況也不少。因此，保持離開工 件50的重心位置的部分的情況也多。
[0069] 在利用工具44保持工件50的保持力小的場合，當保持工件50的離開重心位置的 位置時，工件50落下，或者，工具44與工件50之間的位置關系變化。因此，動作指令改變 部16 (III-I)使工件50返回集裝箱52內(nèi)、或（III-II)將工件50暫時放置在作業(yè)臺上， 以成為更穩(wěn)定的保持狀態(tài)的方式再次保持工件50地改變動作指令?；蛘?，動作指令改變 部16根據(jù)（III-III)工件50的保持位置、工件50的重心位置的距離，以搬運工件50時的 速度比指定速度小的方式改變動作指令。例如，在保持位置與重心位置之間的距離D超過 第一閾值Thl的場合，以比指定的速度V小的搬運速度V'搬運工件50的方式，利用關系式 V'=V，（Thl / D)調(diào)整搬運速度。另外，在距離D超過比第一閾值Thl大的第二閾值Th2 的場合，將搬運速度V'固定為比預定的指定速度V小的設定值。
[0070] 雖然任意，但可以利用由重量獲得部18獲得的工件50的重量。例如在工件50的 重量比規(guī)定的閾值小的場合，即使保持狀態(tài)不穩(wěn)定，也判斷為能夠沒問題地搬運。在該場 合，不執(zhí)行（III-I)?（III-III)的處理，原樣地搬運工件50。
[0071] 圖4表示使用具有三個吸附部56的第一工具54保持工件50的狀態(tài)。在這種第 一工具54的場合，工具50的被保持的面相對于第一工具54的位置及姿勢根據(jù)利用第一工 具54的保持的方式?jīng)Q定。另一方面，工件50具有存在由第一工具54保持的可能性的多個 面50a、50b、50c、50d。因此，判斷工件50在哪個面被保持，或者是否保持了預計的面。
[0072] 在哪個面保持工件50、或是否保持預計的面的判斷利用控制裝置10的最短距離 存儲部28及最短距離獲得部30如下那樣執(zhí)行。圖5是用于說明工件50的保持面的判斷 方法的圖。最短距離獲得部30計算從工件50的保持面的平面到重心位置的最短距離MD1。 最短距離存儲部28預先存儲工件50的各面50a、50b、50c、50d從平面到重心位置G的最短 距離MD。此時的最短距離為工件的面的平面與重心位置的最短距離，為相對于立體空間的 平面從重心位置G使垂線下降時相交的點與重心位置G的距離。工件的面的平面是在工件 的某個面設定的平面，為使工件的面與某平面近似的近似平面、或工件的面的某個位置的 接平面、或在工件的面中被保持的三點位置所成的平面。最短距離存儲部28預先利用工具 保持有可能保持的工件50的各個面，使用重心位置計算部12及最短距離獲得部30獲得最 短距離MD。
[0073] 在工件50中具有被保持的可能性的各面的從平面到重心位置G的最短距離MD互 相不同的場合，如下那樣執(zhí)行。根據(jù)被保持的工件50的面相對于機器人40的基準坐標系 的位置姿勢及在保持工件50的狀態(tài)下計算的重心位置G，利用最短距離獲得部30,計算工 件50的保持面的從平面到重心位置的最短距離MD1。并且，通過比較在此計算出的最短距 離MD1、由最短距離存儲部28存儲的工件50的各面50a、50b、50c、50d的從面到重心位置G 的最短距離MD，判斷保持工件50的哪個面。例如判斷為所比較的最短距離MD、MD1最近的 工件50的面是保持面。或者，可以根據(jù)計算出的最短距離MD1與預先獲得的最短距離MD 之間的差是否包含于規(guī)定的閾值內(nèi)，特定保持面。在工件50中具有被保持的可能性的各面 的從平面到重心位置G的最短距離MD只要判斷在預計面與其以外的面不同，所保持的面是 否是預計的面的場合，通過比較預計的面的場合的最短距離MD與由最短距離獲得部30計 算的MD1，判斷所保持的面是否是預計的面。
[0074] 并且，在利用推斷處理部22判斷為工件50在預計的面被保持的場合，（III-IV)工 件50被原樣搬運。另一方面，在判斷為工件50的保持面不是預計的面的場合，動作指令改 變部16 (III-V)將工件50暫時放置在作業(yè)臺上，以成為更穩(wěn)定的保持狀態(tài)的方式再次保 持工件50地改變動作指令?；蛘?，（III-VI)以進行根據(jù)被保持的面的動作的方式改變動 作指令。
[0075] 所保持的工件50的面的平面的位置及姿勢如下那樣求出。在三點以上的位置保 持工件50的面的場合（圖4表示在三點位置保持的例子)，根據(jù)相對于機器人40的基準坐標 系的位置是已知的多個保持位置，計算所保持的工件50的面的平面的位置及姿勢(在圖4 的場合，根據(jù)三點的保持位置求出面的位置及姿勢)。另外，工具是例如在按壓工件50的面 時，利用彈簧或蛇腹機構并與按壓相應地改變位置，緩和沖擊，并且，以保持位置根據(jù)工件 50的面的傾斜改變的方式保持其位置，或者，在提起時，保持位置返回基準位置等，并且，在 搬運時以不進行動作的方式固定，產(chǎn)生吸引力的氣壓式吸附工具。
[0076] 可以使用具有相對于機器人40的基準坐標系的位置及姿勢是已知的保持面的工 具。在該場合，在工具的保持面與所保持的工件50的面接觸的狀態(tài)下保持工件50,工件50 的被保持面的平面的位置及姿勢根據(jù)工具的保持面的位置及姿勢求出。例如，圖6所示的 第二工具60在前端安裝吸盤62,相對于工件50的面以面接觸。在該場合，工件50相對于 第二工具60為一定的姿勢地被取出。因此，如果第二工具的吸盤62的位置及姿勢已知，則 根據(jù)該信息，求出所保持的工件50的面的平面位置及姿勢。
[0077] 另外，形成為工具在一處或兩處位置保持工件50,在沒有工具前端的面的位置及 姿勢信息的場合，在取出工件50前，以工件50不進行動作的方式使工具在工件50的面上 的三處以上接觸。根據(jù)這三處以上的接觸位置的位置，計算所保持的工件50的面的平面位 置及姿勢。
[0078] 例如，可以使用視覺傳感器等，在利用工具保持工件50前，求出所保持的工件50 的面的平面的位置及姿勢。這樣，在保持工件50前求出所保持的工件50的面的平面的位 置及姿勢的場合，在想要保持工件50時，需要工件50不進行動作，或者，將工件50的移動 抑制為最小限。因此，在該場合，以柔軟的結構形成與工件50接觸的工具的部位，優(yōu)選與工 件50接觸時，其形狀靈活地變化。例如，是由彈簧或蛇腹機構、具有多個使空氣流通的孔且 由柔軟的材料制成的機構等形成，通過進行吸引，吸引工件并固定其狀態(tài)的具有氣壓式吸 引機構部的工具。
[0079] 另外，所保持的工件50的面未必是平面，可以是在執(zhí)行上述處理時視為平面，具 有沒有問題的程度的凹凸的面、或緩和的曲面、在具有進行保持的可能性的面保持的部分 是平面的面。
[0080] 上述處理在需要確認工件50在哪個面被保持的場合，即使使用視覺傳感器，保持 面也不特定的場合是有效的。
[0081] 在上述（III)的場合，即在工件50的重心位置與利用工具44的工件50的保持位 置之間的距離未包含于規(guī)定的閾值范圍的場合，根據(jù)工件50的保持位置與重心位置的向 量的方向，推斷處理部22可以推斷工件50的姿勢及長軸方向。并且，根據(jù)該指定結果，動 作指令改變部16能夠修正工件50的姿勢。
[0082] 圖7表示在相同位置由工具44保持的工件50的狀態(tài)（a)?（d)，以箭頭描繪從保 持位置P向重心位置G的向量A。如圖所示，即使在相同位置保持工件50的場合，向量A也 朝向多個方向。
[0083] 首先，對在工件50的規(guī)定位置保持，以不繞通過工件50的保持位置及重心位置的 軸線旋轉(zhuǎn)的方式保持工件50、或者忽略繞該軸線的旋轉(zhuǎn)的場合進行研究。在該場合，如果知 道工件50的某軸相對于工具44的姿勢，則能推斷工件50的姿勢。如圖7所示，在即使將 從保持位置P向重心位置G的向量A的方向作為工件50的大致其姿勢及長軸方向，在實際 的應用中也沒有問題的場合，根據(jù)該向量A的方向，推斷工件50的姿勢及長軸方向。這樣， 能夠從工具44的位置姿勢、工件50的保持位置、工件50相對于工具44的姿勢，推斷工件 50的位置姿勢。
[0084] 或者，可以通過使從保持位置P向重心位置G的向量A、工件50的姿勢及長軸方 向相關，求出工件50的姿勢及長軸方向。在該場合，將從保持位置P向重心位置G的向量 A轉(zhuǎn)換為表示工件50相對于工具44的姿勢的代表的向量B、例如相對于慣性主軸平行的向 量。因此，預先求出將從工件50的規(guī)定位置向重心位置G的向量轉(zhuǎn)換為表示工件50相對 于工具44的姿勢的代表的向量B的轉(zhuǎn)換行列。該代表的向量B以根據(jù)向量B求出工件50 的姿勢的方式設定。并且，根據(jù)預先求出的轉(zhuǎn)換行列，根據(jù)從保持位置P向重心位置G的向 量A計算表示工件50相對于工具44的姿勢的向量B。通過使用工具44的位置姿勢、工件 50的保持位置、表示工件50相對于工具44的姿勢的向量B，能推斷工件50的位置姿勢。
[0085] 另外，作為表示工件50相對于工具44的姿勢的代表的向量B，為根據(jù)與工件50的 位置及姿勢相關的約束條件，基于代表的向量B，能夠表示工件50的長軸方向及姿勢的向 量。換言之，所謂代表的向量B，是能夠根據(jù)利用工具的工件的保持方法、該向量B，與繞以 該向量B為基準的軸線的旋轉(zhuǎn)無關地決定工件50的長軸方向及姿勢的向量。代表的向量 B的一個例子如圖8所示。
[0086] 接著，對工件的長軸方向的長度比規(guī)定閾值大，并且，工件的保持位置與重心位置 之間的距離比其他規(guī)定閾值大的場合，可以忽略繞通過保持位置及重心位置的軸線的旋 轉(zhuǎn)，或者，以不繞該軸線旋轉(zhuǎn)的方式保持工件的場合進行研究。即使在該場合，也根據(jù)從保 持位置向重心位置的向量的方向，推斷工件的姿勢及長軸方向。能夠以工具的姿勢、工件相 對于工具的姿勢為基準，推斷工件的姿勢。另外，在工件的長軸方向的長度比規(guī)定閾值大， 并且，工件的保持位置與重心位置之間的距離比其他規(guī)定的閾值大的場合，即使工件的保 持位置不是規(guī)定位置，也能通過使用工具的位置姿勢、表示工件相對于工具的姿勢的向量， 推斷工件的大致位置姿勢。在工件較長，使保持的位置為工件的端附近的適當位置的場合， 這種推斷普遍適用。
[0087] 在保持位置與重心位置之間的距離比規(guī)定的閾值大的場合，即使不使保持位置為 規(guī)定位置，也能夠根據(jù)保持位置及重心位置，以更小的誤差推斷工件的姿勢及長軸方向。另 夕卜，在不需要完全正確地特定工件的姿勢，只要能大致推斷即可的場合，適用的對象廣泛。 隨著保持位置與重心位置之間的距離變小，姿勢的推斷結果的誤差變大，因此，根據(jù)能容許 的姿勢誤差設定閾值。在可以不特定工件的方向的場合，可以保持工件的任一端部側(cè)，但在 需要特定工件的方向的場合，保持工件的任意的端部側(cè)的位置、或工件的任意的端部與重 心之間的任意的位置。
[0088] 在保持位置與重心位置之間的距離比規(guī)定的閾值大的場合，將從工件的保持位置 向重心位置的向量視為從工件的規(guī)定位置向重心位置的向量，也沒有太大問題。另外，預先 求出將從工件的規(guī)定位置向重心位置的向量轉(zhuǎn)換為表示工件相對于工具的姿勢的代表的 向量的轉(zhuǎn)換行列。這樣，根據(jù)工件的保持位置、預先求出的轉(zhuǎn)換行列、從工件的保持位置向 重心位置的向量，求出工件的姿勢及長軸方向。
[0089] 圖9表示工件70及用于保持工件70的第三工具72的結構例。第三工具72具有 在前端具有兩個爪74的結構。工件70具有在一端形成孔的圓環(huán)狀的第一部分76、棒狀的 第二部分78。第三工具72在使兩個爪74通過工件70的第一部分76的孔的狀態(tài)下，使兩 個爪74向互相離開的方向移動，通過使力作用在第一部分76的內(nèi)周部，能夠保持工件70。 在該場合，工件70由第三工具72保持時，約束繞沿第二部分78延伸的長軸旋轉(zhuǎn)。圖9表示 利用第三工具72的工件70的保持位置相同，但工件70的姿勢不同的多個例子（a)?（c)。
[0090] 工件70的保持位置P設定在例如與第三工具72的爪74接觸的第一部分76的內(nèi) 周部的兩處的接觸點的中間。并且，當假設保持位置P及重心位置G位于工件70的長軸上 時，如圖所示，從保持位置P向重心位置G的向量A的方向與工件70的長軸方向大致一致。 因此，以從保持位置P向重心位置G的向量A為基準，能夠推斷工件70的長軸方向。另外， 以工件70的長軸方向為基準，能夠推斷工件70相對于工具72的姿勢。因此，如果使工件 70的長軸方向與姿勢對應，則能夠根據(jù)向量A的方向推斷工件70相對于工具72的姿勢。 以工具72的姿勢、工件70相對于工具72的姿勢為基準，能夠推斷工件的姿勢。在工件70 的保持位置是規(guī)定位置附近的場合，以工具72的位置姿勢、工件70的保持位置、工件70相 對于工具72的姿勢為基準，能夠推斷工件70的位置姿勢。保持位置越靠近規(guī)定位置，越能 正確地推斷工件70的位置。
[0091] 即使保持位置P未位于工件70的長軸上的場合，也同樣能根據(jù)向量A的方向推斷 工件70的大致長軸方向及姿勢。另外，如果預先求出將從保持位置P向重心位置G的向 量A轉(zhuǎn)換為表示工件的姿勢的代表的向量、例如工件70的長軸方向的向量的轉(zhuǎn)換行列，則 能夠利用該轉(zhuǎn)換行列，推斷工件70的長軸方向及工件70的姿勢。這樣，當在固定工件繞工 件的某軸線旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下保持的場合，以從保持位置向重心位置的向量為基準，求出工件 相對于工具的姿勢，能夠推斷工件的長軸方向及姿勢。即使工件70的位置推斷也與上述相 同。
[0092] 圖10表示工件80及用于保持工件80的第四工具82的其他結構例。工件80的 長軸方向的長度比規(guī)定閾值大，并且，工件的保持位置與重心位置之間的距離比其他規(guī)定 的閾值大。在該例子中，工件80具有大致圓柱狀的形狀。第四工具82通過使形成前端部 的兩個爪84互相接近，在工件80的外周部的兩處保持工件80。在該場合，工件80繞長軸 的旋轉(zhuǎn)也被約束。圖10表示利用第四工具82的工件80的保持位置相同，但工件80的姿 勢不同的多個例子（a)?（c)。
[0093] 工件80的保持位置設置在例如與第四工具82的爪84接觸的工件80的外周部的 兩處的接觸點的中間。并且，當假設保持位置P及重心位置G位于工件80的長軸上時，如圖 所示，從保持位置P向重心位置G的向量A的方向與工件80的長軸方向大致一致。因此， 能以從保持位置P向重心位置G的向量A為基準，推斷工件80的長軸方向。另外，能夠以 工件80的長軸方向為基準，推斷工件80相對于工具82的姿勢。因此，如果使工件80的長 軸方向與姿勢對應，則能夠根據(jù)向量A的方向推斷工件80相對于工具82的姿勢。能夠以 工具82的姿勢、工件80相對于工具82的姿勢為基準，推斷工件80的姿勢。另外，在工件 80的長軸方向的長度比規(guī)定閾值大，并且工件的保持位置與重心位置之間的距離比其他規(guī) 定閾值大的場合，即使工件80的保持位置不為規(guī)定位置，也能以工具82的位置姿勢、工件 80相對于工具82的姿勢為基準，推斷工件的大致位置姿勢。
[0094] 在工件80的長軸方向的長度比規(guī)定閾值大，并且工件的保持位置與重心位置之 間的距離比其他規(guī)定閾值大的場合，即使保持位置P未位于工件80的長軸上的場合，也能 根據(jù)向量A的方向推斷工件80的大致長軸方向及位置姿勢。另外，如果預先求出將從保持 位置P向重心位置G的向量A轉(zhuǎn)換為表示工件相對于工具的姿勢的代表的向量、例如工件 80的長軸方向的向量的轉(zhuǎn)換行列，則能利用該轉(zhuǎn)換行列，計算工件80的長軸方向及工件80 的姿勢。這樣，在工件繞某個軸線的旋轉(zhuǎn)被固定的狀態(tài)下保持的場合，在工件的長軸方向 的長度比規(guī)定閾值大，并且工件的保持位置與重心位置之間的距離比其他規(guī)定閾值大的場 合，能夠以從保持位置向重心位置的向量為基準，求出工件相對于工具的姿勢，推斷工件的 長軸方向及工件的位置姿勢。
[0095] 在上述多個例子中，可以有意識地保持位于離開工件的重心位置的位置的工件的 端部或靠近端部的位置。通過保持位置與重心位置之間的距離變大，能求出工件的姿勢，或 高精度地求出工件的姿勢。
[0096] 在上述例子中，在能根據(jù)工件的保持方法、從工件的保持位置向重心位置的向量、 或表示以該向量為基準的工件的姿勢的代表的向量，推斷工件的長軸方向、工件的位置及 姿勢的場合，根據(jù)這些推斷信息進行如下處理。
[0097] (1)修正工件的位置及姿勢，在使各工件排列的狀態(tài)下移動到傳送帶或工件的搬 運目的地。
[0098] (2)以能對工件的計測裝置進行計測的方式，改變工件的位置及姿勢地移動。此 時，期望更正確地推斷位置及姿勢，但即使大致推斷其位置及姿勢，也能進行上述計測。作 為工件的計測目的，具有正確地修正、檢測保持的工件的位置及姿勢、檢查工件的品質(zhì)或狀 態(tài)。例如，能夠以相對于使用視覺傳感器等的檢查裝置，成為期望的計測位置的方式、且以 在能計測的區(qū)域內(nèi)配置工件的方式，且以工件的長軸方向為規(guī)定方向的方式，且工件載置 在能計測的平面上的方式等，改變工件的位置及姿勢。這樣利用檢測裝置改變工件的位置 及姿勢的場合的處理由控制裝置10的保持位置修正部32執(zhí)行。
[0099] (3)在不需要改變工件的位置及姿勢的場合，不改變動作指令地以原狀態(tài)繼續(xù)工 件的搬運工序。
[0100] (4)在從保持位置向重心位置的向量的方向相對于工具超過規(guī)定的范圍的場合， 認為工件的姿勢未包含于期望的范圍、或無法正確地計算該向量等，判斷為工件的保持狀 態(tài)不合適。在該場合，動作指令改變部16以使工件返回集裝箱、或暫時放置在作業(yè)臺上后 以更穩(wěn)定的姿勢重新保持工件的方式改變動作指令。
[0101] 通過上述處理，能在穩(wěn)定的狀態(tài)下進行搬運，并且通過推斷工件的大致位置及姿 勢，減少在其他作業(yè)臺等檢測工件的位置或姿勢且重新保持的作業(yè)的次數(shù)，能夠只在必要 時進行。
[0102] 另外，在工件的重心位置、工件的保持位置之間的距離超過規(guī)定閾值的場合，可以 以工件搬運時的移動方向的向量與從重心位置向保持位置的向量為相同方向的方式修正 搬運時的工件的位置及姿勢。在存在多個保持位置的場合，這些保持位置中的代表的位置 或這些保持位置的中心位置用作保持位置。如果這樣，則在搬運工件時，能防止工件的保持 狀態(tài)不穩(wěn)定。在工件的重量比規(guī)定的閾值小的場合，判斷為在搬運時，工件的保持位置不穩(wěn) 定，可以不執(zhí)行這種處理。
[0103] 通過執(zhí)行上述處理，并且計算取出的工件的重量，能夠執(zhí)行工件的種類判斷處理、 工件的優(yōu)劣判斷、或部件是否正確地組裝在工件上的判斷。工件的種類判斷處理由控制裝 置10的判斷處理部24執(zhí)行。工件的優(yōu)劣判斷由控制裝置10的優(yōu)劣判斷處理部26執(zhí)行。
[0104] 在以工件相對于工具總是為相同的位置及姿勢的方式保持的場合，例如，在將工 件放置在規(guī)定的位置的場合，且使用視覺傳感器等計測裝置能以相同的位置關系保持的場 合，在搬運時，計算工件的重心位置，通過比較該工件的重心位置的計算值與預定的值，能 夠簡單且迅速地執(zhí)行利用判斷處理部24的工件的種類判斷、利用優(yōu)劣判斷處理部26的工 件是否是預計的工件的優(yōu)劣判斷、或部件是否正確地組裝在部件上的判斷。通過利用工件 的重心位置，即使對象的工件的重量相同的場合，也能進行多種判斷處理。尤其在工件的外 部由罩覆蓋的場合等，在無法執(zhí)行通常的利用視覺傳感器的檢查時是有效的。另外，通過將 工件的重量及重心位置雙方用于各種判斷，能夠更詳細、更正確地進行判斷，提高判斷的精 度。
[0105] 在搬運工件時，進行工件的種類或工件的優(yōu)劣判斷，根據(jù)其結果，改變工件的搬運 目的地，或除去不是預計的工件等，根據(jù)工件，動作指令改變部16改變機器人的動作指令。 這樣，由于在搬運的移動動作中進行各種判斷，進行根據(jù)其結果的處理，并且，能使用用于 多目的的力計測部實現(xiàn)，因此，能縮短系統(tǒng)的周期時間，并且，減少系統(tǒng)的工作成本。由此， 系統(tǒng)的用途廣泛。
[0106] 另外，以搬運取出的工件時計算的重心位置為基準，在將工件放置在搬運目的地 的規(guī)定場所、例如傳送帶上時，優(yōu)選以工件的重心位置包含于傳送帶的規(guī)定區(qū)域內(nèi)的方式 放置工件。通過這樣，穩(wěn)定地執(zhí)行放置工件的工序。例如，能夠防止工件從傳送帶落下。另 夕卜，例如在隨行工作臺化工序時，在取出相同形狀但重心位置不同的多個工件并層疊的場 合，能夠以重心位置未局部地集中的方式使工件的重心位置偏離。
[0107] 根據(jù)上述實施方式，在保持工件時，根據(jù)在利用工具取出并搬運在無法使工具與 工件的重心位置的位置關系為期望的位置關系的狀態(tài)下放置的工件時計算的工件的重心 位置，執(zhí)行工件的保持狀態(tài)的穩(wěn)定性、保持的工件的位置及姿勢、保持工件的哪個面等工件 的保持狀態(tài)的推斷、工件的種類判斷、工件的優(yōu)劣判斷等。另外，根據(jù)需要，還考慮工件的重 量、由力檢測部檢測的力數(shù)據(jù)的變化地執(zhí)行各種判斷。并且，根據(jù)在工件的取出搬運時得到 的、這些被保持的工件的狀態(tài)、狀況等結果改變機器人的動作。其結果，由于能夠在工件的 搬運過程中執(zhí)行各種判斷、且能不進行將工件放置在作用臺上等工序、減少放置次數(shù)、且使 用用于多目的的力計測部而省略高價的檢查裝置等，因此，能夠減少系統(tǒng)及其工作成本。另 夕卜，在工件的搬運時具有事故危險性的場合，通過改變機器人的動作而提前防止事故，能提 高系統(tǒng)的安全性。
[0108] 以上，說明了本發(fā)明的多種實施方式及變形例，但本領域技術人員當然知道，即使 其他實施方式及變形例，也能起到本發(fā)明所預計的作用效果。尤其能不超過本發(fā)明的范圍 地刪除或置換上述實施方式及變形例的結構要素，還可以增加公知的方法。另外，本領域技 術人員當然了解即使通過任意地組合在本說明書中明示或暗示地公開的多個實施方式的 特征，也能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。
【權利要求】
1. 一種控制裝置（10)，其控制機器人（40)，該機器人（40)具備保持工件（50、70、80) 的工具（44、54、60、72、82)、計測在利用上述工具（44、54、60、72、82)保持上述工件（50、70、 80)時上述工件（50、70、80)作用在上述工具（44、54、60、72、82)上的力的力計測部（42)，保 持并搬運置于立體空間的工件（50、70、80)，該控制裝置（10)的特征在于， 具備： 重心位置計算部（12)，其在上述機器人（40)保持并搬運工件（50、70、80)時，根據(jù)在保 持了上述工件（50、70、80)的機器人（40)的多個姿勢中由上述力計測部（42)計測的力數(shù) 據(jù)，計算由上述工具（44、54、60、72、82)保持的上述工件（50、70、80)的重心位置； 處理部（14)，其根據(jù)上述工具（44、54、60、72、82)的位置及上述工件（50、70、80)的重 心位置的位置關系，執(zhí)行所保持的上述工件（50、70、80)的保持狀態(tài)的推斷處理、所保持的 上述工件（50、70、80)的種類的判斷處理及所保持的上述工件（50、70、80)的優(yōu)劣判斷處理 中的至少一個處理；以及 動作指令改變部，其根據(jù)由上述處理部（14)得到的處理結果，改變上述機器人（40)的 動作指令。
2. 根據(jù)權利要求1所述的控制裝置（10)，其特征在于， 上述重心位置計算部（12)還具備獲得上述工件（50、70、80)的重量的重量獲得部 (18)， 上述處理部（14)形成為，根據(jù)上述工具（44、54、60、72、82)的位置與上述工件（50、70、 80)的重心位置的位置關系、上述工件（50、70、80)的重量，執(zhí)行所保持的上述工件（50、70、 80)的保持狀態(tài)的推斷處理、所保持的上述工件（50、70、80)的種類的判斷處理、以及所保持 的上述工件（50、70、80 )的優(yōu)劣判斷處理中的至少一個處理。
3. 根據(jù)權利要求1所述的控制裝置（10)，其特征在于， 上述處理部（14)形成為，通過根據(jù)利用上述工具（44、54、60、72、82)的工件（50、70、 80)的保持方法、上述工具的位置（44、54、60、72、82)與上述工件（50、70、80)的重心位置的 位置關系，決定上述工件（50、70、80)的規(guī)定的軸相對于上述工具（44、54、60、72、82)的姿 勢，推斷上述工件（50、70、80)的保持狀態(tài)。
4. 根據(jù)權利要求1所述的控制裝置（10)，其特征在于， 上述工具（54)形成為，通過吸引上述工件（50)的面部分，保持上述工件（50)， 該控制裝置（10)還具備： 存儲能由上述工具（54)保持的上述工件（50)的面的從平面到上述工件（50)的重心位 置的最短距離的最短距離存儲部（28);以及 根據(jù)由上述工具（54)保持的上述工件（50)的面的位置及姿勢，獲得上述工件（50)的 面的從平面到上述工件（50)的重心位置的最短距離的最短距離獲得部（30)， 上述處理部（14)形成為，通過比較由上述最短距離存儲部（28)存儲的最短距離、由上 述最短距離獲得部（30)獲得的最短距離，推斷由上述工具（54)保持的上述工件（50)的面。
5. 根據(jù)權利要求1?4任一項所述的控制裝置（10)，其特征在于， 上述動作指令改變部形成為，根據(jù)由上述處理部（14)得到的上述工件（50、70、80)的 保持狀態(tài)的推斷處理的結果，改變搬運上述工件（50、70、80)時的上述機器人（40)的移動 速度。
6. 根據(jù)權利要求1?4任一項所述的控制裝置（10)，其特征在于， 上述動作指令改變部形成為，根據(jù)由上述處理部（14)得到的上述工件（50、70、80)的 保持狀態(tài)的推斷處理的結果，以使上述工件（50、70、80)從由上述工具（44、54、60、72、82) 保持前的場所返回規(guī)定區(qū)域內(nèi)的方式使上述機器人（40)進行動作，或者以暫時釋放上述工 件（50、70、80)且將上述工件（50、70、80)移動到用于再次保持的場所的方式使上述機器人 (40)進行動作。
7. 根據(jù)權利要求1?4任一項所述的控制裝置（10)，其特征在于， 上述動作指令改變部形成為，根據(jù)由上述處理部（14)得到的上述工件（50、70、80)的 保持狀態(tài)的推斷處理的結果，以改變搬運上述工件（50、70、80)時的上述工件（50、70、80) 的位置或姿勢的方式使上述機器人（40)進行動作。
8. 根據(jù)權利要求1?4任一項所述的控制裝置（10)，其特征在于， 該控制裝置（10)形成為，與形成為計測上述工件（50、70、80)的位置及姿勢的計測裝 置協(xié)作， 上述動作指令改變部形成為，根據(jù)由上述處理部（14)得到的上述工件（50、70、80)的 保持狀態(tài)的推斷處理的結果，以修正上述工件（50、70、80)的位置及姿勢并使上述工件 (50、70、80)移動到由上述計測裝置計測的位置的方式使上述機器人（40)進行動作， 該控制裝置（10)還具備與上述計測裝置協(xié)作地修正上述工件（50、70、80)的保持位置 及姿勢的保持位置修正部（32 )。
9. 根據(jù)權利要求1?4任一項所述的控制裝置（10)，其特征在于， 上述動作指令改變部形成為，根據(jù)由上述重心位置計算部（12)計算的上述工件（50、 70、80)的重心位置，以上述工件（50、70、80)的重心位置包含于定位在搬運目的地的場所的 規(guī)定的區(qū)域內(nèi)的方式使上述機器人（40)進行動作。
【文檔編號】B25J13/08GK104108104SQ201410157641
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權日: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
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