緊固裝置、機(jī)器人系統(tǒng)以及緊固方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于將多個(gè)緊固構(gòu)件緊固至工件的緊固裝置、機(jī)器人系統(tǒng)以及緊固方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知如下一種機(jī)器人:能夠基于拍攝得到的工件等物體的圖像數(shù)據(jù)，將例如螺栓這樣的緊固構(gòu)件緊固至物體(例如，日本特開(kāi)平5-293725號(hào)公報(bào)和日本特開(kāi)2003-225837號(hào)公報(bào))。
[0003]上述的專利文獻(xiàn)所記載的機(jī)器人具備一個(gè)能夠?qū)⒕o固構(gòu)件緊固至物體的緊固工具，在進(jìn)行緊固作業(yè)的情況下，基于拍攝得到的物體的圖像數(shù)據(jù)，將該緊固工具定位到形成于物體的緊固部位。因而，根據(jù)這種機(jī)器人，在需要對(duì)物體緊固多個(gè)緊固構(gòu)件的情況下，需要使一個(gè)緊固工具對(duì)于形成于物體的多個(gè)緊固部位分別依次進(jìn)行定位，因此導(dǎo)致緊固作業(yè)會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間。
[0004]另外，以往，還已知具備多個(gè)緊固工具的機(jī)器人，但是在這種機(jī)器人中，緊固工具之間的距離(即間距)是固定的。因而，在這種以往的機(jī)器人中，在需要對(duì)具有各種間距的物體緊固多個(gè)緊固構(gòu)件的情況下，無(wú)法根據(jù)形成于物體的緊固部位之間的間距來(lái)變更緊固工具的間距，因此也無(wú)法高效地進(jìn)行緊固作業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在本發(fā)明的一個(gè)方式中，用于將多個(gè)緊固構(gòu)件緊固至具有多個(gè)緊固部位的物體的該緊固部位的緊固裝置具備:多個(gè)緊固工具；移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其使多個(gè)緊固工具相互相對(duì)地移動(dòng)；攝像部，其拍攝多個(gè)緊固部位；緊固位置計(jì)算部，其基于由攝像部拍攝得到的多個(gè)緊固部位的圖像數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算多個(gè)緊固部位的位置；以及移動(dòng)控制部，其對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，使得移動(dòng)機(jī)構(gòu)基于所計(jì)算出的多個(gè)緊固部位的位置使至少一個(gè)緊固工具移動(dòng)，以使各個(gè)緊固工具被配置于能夠?qū)⒕o固構(gòu)件緊固至對(duì)應(yīng)的緊固部位的位置。
[0006]多個(gè)緊固工具也可以包括被固定的第一緊固工具以及能夠相對(duì)于該第一緊固工具移動(dòng)的第二緊固工具。在這種情況下，移動(dòng)控制部對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，使得移動(dòng)機(jī)構(gòu)使第二緊固工具相對(duì)于第一緊固工具移動(dòng)，以使第一緊固工具和第二緊固工具之間的距離變得與多個(gè)緊固部位中的第一緊固部位和第二緊固部位之間的距離相等。
[0007]緊固裝置也可以還具備基座部，第一緊固工具固定于該基座部。移動(dòng)機(jī)構(gòu)也可以包括:軌道部，其設(shè)置于基座部；工具保持部，其以能夠移動(dòng)的方式安裝于軌道部，保持第二緊固工具；以及動(dòng)力部，其使工具保持部沿軌道部移動(dòng)。緊固裝置也可以還具備:多個(gè)工具驅(qū)動(dòng)部，該多個(gè)工具驅(qū)動(dòng)部對(duì)多個(gè)緊固工具分別進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；以及旋轉(zhuǎn)控制部，其對(duì)多個(gè)工具驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行控制使得對(duì)多個(gè)緊固工具同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
[0008]在本發(fā)明的其它方式中，機(jī)器人系統(tǒng)具備機(jī)器人手臂、對(duì)機(jī)器人手臂進(jìn)行控制的機(jī)器人控制部以及上述的緊固裝置。機(jī)器人控制部具有移動(dòng)控制部，并且控制機(jī)器人手臂來(lái)使多個(gè)緊固工具與物體相對(duì)定位。
[0009]多個(gè)緊固工具也可以安裝于機(jī)器人手臂。在這種情況下也可以是，通過(guò)機(jī)器人手臂的動(dòng)作而多個(gè)緊固工具移動(dòng)到對(duì)物體執(zhí)行緊固作業(yè)的位置?；蛘?，多個(gè)緊固工具也可以被配置于遠(yuǎn)離機(jī)器人手臂的位置。在這種情況下也可以是，機(jī)器人手臂把持物體來(lái)進(jìn)行動(dòng)作，由此使物體移動(dòng)到多個(gè)緊固工具執(zhí)行緊固作業(yè)的位置。另外，機(jī)器人控制部也可以基于圖像數(shù)據(jù)來(lái)控制機(jī)器人手臂的動(dòng)作。
[0010]在本發(fā)明的另一方式中，用于利用具有多個(gè)緊固工具的緊固機(jī)將多個(gè)緊固構(gòu)件緊固至具有多個(gè)緊固部位的物體的該緊固部位的緊固方法具備以下步驟:拍攝多個(gè)緊固部位；基于拍攝得到的多個(gè)緊固部位的圖像數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算多個(gè)緊固部位的位置；以及基于所計(jì)算出的多個(gè)緊固部位的位置使至少一個(gè)緊固工具移動(dòng)，以使各個(gè)緊固工具被配置于能夠?qū)⒕o固構(gòu)件緊固至對(duì)應(yīng)的緊固部位的位置。
[0011]多個(gè)緊固工具也可以包括第一緊固工具以及能夠相對(duì)于該第一緊固工具移動(dòng)的第二緊固工具。在這種情況下也可以是，計(jì)算多個(gè)緊固部位的位置的步驟包括:基于圖像數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算多個(gè)緊固部位中的第一緊固部位與第二緊固部位之間的距離。
[0012]另外，也可以是，使緊固工具移動(dòng)的步驟包括:使第二緊固工具相對(duì)于第一緊固工具移動(dòng)，以使第一緊固工具和第二緊固工具之間的距離變得與第一緊固部位和第二緊固部位之間的距離相等。
[0013]該緊固方法也可以還具備利用機(jī)器人手臂使多個(gè)緊固工具與物體相對(duì)定位的步驟。多個(gè)緊固工具也可以安裝于機(jī)器人手臂。在這種情況下也可以是，使多個(gè)緊固工具與物體相對(duì)定位的步驟包括:通過(guò)機(jī)器人手臂的動(dòng)作，將多個(gè)緊固工具移動(dòng)到對(duì)物體執(zhí)行緊固作業(yè)的位置。
[0014]或者，多個(gè)緊固工具也可以被配置于遠(yuǎn)離機(jī)器人手臂的位置。在這種情況下也可以是，使多個(gè)緊固工具與物體相對(duì)定位的步驟包括:利用機(jī)器人手臂來(lái)把持并搬運(yùn)物體，使該物體移動(dòng)到多個(gè)緊固工具執(zhí)行緊固作業(yè)的位置。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的機(jī)器人系統(tǒng)的框圖，
[0016]圖2是圖1所示的緊固機(jī)的放大圖，
[0017]圖3A是表示圖1所示的物體的俯視圖，
[0018]圖3B表示以圖3A中的線b-b剖切得到的物體的剖視圖，
[0019]圖4是表示圖1所示的機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)作方法的流程圖，
[0020]圖5是表示圖4的步驟Sll的詳情的流程圖，
[0021]圖6A是用于說(shuō)明圖4的步驟SI和圖5的步驟SI 12的圖，是表示步驟SI中的緊固工具的移動(dòng)前后的狀態(tài)的圖，
[0022]圖6B表示從圖6A中的箭頭b觀察圖6A所示的緊固機(jī)和物體所得的圖，
[0023]圖7是表示圖4的步驟S8開(kāi)始時(shí)的緊固工具和物體的配置的圖，
[0024]圖8是本發(fā)明的其它實(shí)施方式所涉及的機(jī)器人系統(tǒng)的框圖，
[0025]圖9是表示圖8所示的機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)作方法的流程圖，
[0026]圖10是表示圖9的步驟SlT的詳情的流程圖，
[0027]圖11是用于說(shuō)明圖9的步驟SI’的圖，表示步驟SI’中的緊固工具的移動(dòng)前后的狀態(tài)，
[0028]圖12是表示圖9的步驟S8開(kāi)始時(shí)的緊固工具和物體的配置的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面，基于附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。首先，參照?qǐng)D1來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的機(jī)器人系統(tǒng)10。本實(shí)施方式所涉及的機(jī)器人系統(tǒng)10是用于對(duì)物體A緊固作為緊固構(gòu)件的多個(gè)螺栓B的機(jī)器人系統(tǒng)。
[0030]機(jī)器人系統(tǒng)10具備螺栓緊固用的機(jī)器人11以及控制機(jī)器人11的機(jī)器人控制部12。機(jī)器人控制部12直接或間接地控制構(gòu)成機(jī)器人11的各要素。機(jī)器人11例如是具有多個(gè)關(guān)節(jié)軸的垂直多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，具備機(jī)器人手臂13、驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手臂13的機(jī)器人手臂驅(qū)動(dòng)部14以及緊固裝置100。
[0031]機(jī)器人手臂13與能夠繞鉛垂軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軀干(未圖示)連結(jié)，包括安裝于旋轉(zhuǎn)軀干的下臂部(未圖示)和安裝于下臂部的前臂部13a。前臂部13a的頂端處安裝有手腕部15。機(jī)器人手臂驅(qū)動(dòng)部14根據(jù)來(lái)自機(jī)器人控制部12的指令對(duì)設(shè)置于機(jī)器人手臂13的關(guān)節(jié)軸的伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，由此使機(jī)器人手臂13動(dòng)作。
[0032]緊固裝置100具備:緊固機(jī)101，其將螺栓B緊固至物體A ;移動(dòng)控制部102，其用于控制后述的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)；緊固位置計(jì)算部103，其計(jì)算應(yīng)該緊固螺栓B的物體A上的緊固部位的位置；以及攝像部104，其用于拍攝物體A。此外，在本實(shí)施方式中，機(jī)器人控制部12承擔(dān)移動(dòng)控制部102和緊固位置計(jì)算部103的功能。移動(dòng)控制部102和緊固位置計(jì)算部103的功能的詳情在后面敘述。
[0033]攝像部104包括例如由CXD或CMOS傳感器構(gòu)成的攝像元件以及對(duì)拍攝得到的被攝體的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理的圖像處理部，對(duì)透過(guò)透鏡而入射的被攝體像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并作為實(shí)施了圖像處理的圖像數(shù)據(jù)來(lái)輸出。該攝像部104根據(jù)來(lái)自機(jī)器人控制部12的指令對(duì)物體A進(jìn)行拍攝，并將物體A的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到機(jī)器人控制部12。攝像部104例如固定設(shè)置于機(jī)器人手臂13，在拍攝物體A時(shí)，被定位于預(yù)先決定的位置。機(jī)器人控制部12將攝像部104的位置預(yù)先存儲(chǔ)為三維空間中的坐標(biāo)。
[0034]機(jī)器人系統(tǒng)10具備旋轉(zhuǎn)控制部16，該旋轉(zhuǎn)控制部16用于對(duì)設(shè)置于緊固機(jī)101的緊固工具111、112進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)控制部16與機(jī)器人控制部12以能夠通信的方式進(jìn)行連接，與機(jī)器人控制部12相互通信并對(duì)緊固工具111、112進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，來(lái)將螺栓B緊固至物體A。
[0035]接著，參照?qǐng)D2來(lái)詳細(xì)敘述緊固機(jī)101的結(jié)構(gòu)。緊固機(jī)101具有與機(jī)器人手臂13的手腕部15連結(jié)的基座部110以及設(shè)置于基座部110的第一緊固工具111和第二緊固工具112。基座部110是沿軸Otl呈直線狀延伸的棒狀的構(gòu)件。在基座部110的頂端側(cè)的底部固定設(shè)置有從該底部向下方突出的第一工具保持部113。第一緊固工具111通過(guò)該第一工具保持部113而固定于基座部110。
[0036]另外，在基座部110的底部固定設(shè)置有從基座部110的基端部115沿軸Otl呈直線狀延伸到第一工具保持部113附近的位置的軌道部114。軌道部114是中空的構(gòu)件，在內(nèi)部容納有螺紋軸(未圖示)。在基座部110的基端部1