機(jī)器人手部、機(jī)器人系統(tǒng)、物品的卸垛方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種機(jī)器人手部、機(jī)器人系統(tǒng)以及物品的卸垛方法，即便在發(fā)生成為卸垛對(duì)象的物品的誤識(shí)別時(shí)，也能夠通過(guò)機(jī)器人手部繼續(xù)執(zhí)行卸垛作業(yè)。具體為，操作物品(W)的第1機(jī)器人(2)所具備的機(jī)器人手部(10)具有：底板(21)；吸附墊(22)，其構(gòu)成為配置在底板(21)上，保持物品(W)；及多個(gè)第1～第3接近傳感器(24)～(26)，其構(gòu)成為配置在底板(21)上，各自檢測(cè)出吸附墊(22)側(cè)有無(wú)物品(W)。
【專利說(shuō)明】機(jī)器人手部、機(jī)器人系統(tǒng)、物品的卸垛方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]所公開的實(shí)施方式涉及一種機(jī)器人手部、機(jī)器人系統(tǒng)以及物品的卸垛方法。

【背景技術(shù)】
[0002]專利文獻(xiàn)I中記載有一種物品位置識(shí)別裝置，可進(jìn)行物品的位置檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸垛。在該物品位置識(shí)別裝置中，通過(guò)由圖像處理裝置檢測(cè)出的最上層的物品的輪廓數(shù)據(jù)，判斷最上層的物品的大致位置，從而識(shí)別物品的位置。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本國(guó)特開2001-317911號(hào)公報(bào)
[0004]在上述現(xiàn)有技術(shù)中，使用最上層的物品的輪廓數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別物品的位置。因此，例如像瓦楞板紙箱這樣的同一形狀的多個(gè)物品被沒(méi)有間隙地橫排配置時(shí)，則有可能無(wú)法將它們識(shí)別為多個(gè)物品，而是誤識(shí)別為單一的物品。發(fā)生這種誤識(shí)別時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致物品掉落或發(fā)生差錯(cuò)，有可能使卸垛作業(yè)停止。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而進(jìn)行的，其目的在于提供一種機(jī)器人手部、機(jī)器人系統(tǒng)以及物品的卸垛方法，即便在發(fā)生成為卸垛對(duì)象的物品的誤識(shí)別時(shí)，也能夠繼續(xù)執(zhí)行卸垛作業(yè)。
[0006]為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)觀點(diǎn)，應(yīng)用一種機(jī)器人手部，是操作物品的機(jī)器人所具備的機(jī)器人手部，其具有:底板；保持部件，其構(gòu)成為配置在所述底板上，保持所述物品；及多個(gè)接近傳感器，其構(gòu)成為配置在所述底板上，各自檢測(cè)出所述保持部件側(cè)有無(wú)所述物品。
[0007]另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)觀點(diǎn)，應(yīng)用一種機(jī)器人系統(tǒng)，其具有:操作物品的機(jī)器人；所述機(jī)器人所具備的所述機(jī)器人手部；及控制器，其構(gòu)成為控制所述機(jī)器人及所述機(jī)器人手部的動(dòng)作。
[0008]另外，根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)觀點(diǎn)，應(yīng)用一種物品的卸垛方法，是使用具備機(jī)器人手部的機(jī)器人的物品的卸垛方法，該機(jī)器人手部具有:底板；多個(gè)吸附墊，其構(gòu)成為分散配置在所述底板的面方向上，各自吸附于物品的上面；及多個(gè)接近傳感器，其構(gòu)成為配置在所述底板上，各自檢測(cè)出所述保持部件側(cè)有無(wú)所述物品，其具有:通過(guò)預(yù)先規(guī)定的區(qū)域的所述吸附墊吸附并操作所述物品；根據(jù)操作后的狀態(tài)下的所述多個(gè)接近傳感器的檢測(cè)結(jié)果來(lái)識(shí)別所述物品的外形信息；根據(jù)所識(shí)別的所述外形信息來(lái)設(shè)定執(zhí)行吸附的所述吸附墊的區(qū)域；通過(guò)所設(shè)定的所述區(qū)域的所述吸附墊再次吸附并操作所述物品。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，即便在發(fā)生成為卸垛對(duì)象的物品的誤識(shí)別時(shí)，也能夠通過(guò)機(jī)器人手部繼續(xù)執(zhí)行卸垛作業(yè)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是模式化表示實(shí)施方式所涉及的機(jī)器人系統(tǒng)的整體構(gòu)成的一個(gè)例子的俯視圖。
圖2是模式化表示實(shí)施方式所涉及的機(jī)器人系統(tǒng)的整體構(gòu)成的一個(gè)例子的側(cè)視圖。
圖3是表示機(jī)器人手部的構(gòu)成的一個(gè)例子的俯視圖、仰視圖及A-A線端視圖。
圖4是表示反射式光電傳感器的說(shuō)明圖。
圖5是表示透射式光電傳感器的說(shuō)明圖。
圖6是表示機(jī)器人控制器的功能構(gòu)成的一個(gè)例子的框圖。
圖7是表示圖像識(shí)別出錯(cuò)時(shí)的物品的吸附保持動(dòng)作的一個(gè)例子的說(shuō)明圖。
圖8是表示圖像識(shí)別出錯(cuò)時(shí)的由機(jī)器人控制器執(zhí)行的控制順序的一個(gè)例子的流程圖。 符號(hào)說(shuō)明
1-機(jī)器人系統(tǒng)；2-第I機(jī)器人(機(jī)器人);4_機(jī)器人控制器(控制器);5_圖像處理裝置；6_傳送帶；10_機(jī)器人手部；21_底板；22_吸附墊(保持部件)；24_第I接近傳感器(第I傳感器)；25_第2接近傳感器(第2傳感器)；26_第3接近傳感器(第3傳感器)；28_光電傳感器；28a-投光部；28b-受光部；34_外形識(shí)別部；36_載放控制部；P-托盤；W_物品。

【具體實(shí)施方式】
[0011]以下，參照附圖對(duì)一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另夕卜，說(shuō)明書中說(shuō)明的“前” “后” “左” “右” “上” “下”是指附圖中的被注釋為“前” “后” “左” “右” “上” “下”
的方向。
[0012](1.機(jī)器人系統(tǒng)的整體構(gòu)成)
首先，參照?qǐng)D1及圖2，對(duì)本實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)的整體構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。
[0013]如圖1及圖2所示，本實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)I具有第I機(jī)器人2及第2機(jī)器人3、機(jī)器人控制器4 (控制器)、圖像處理裝置5以及傳送帶6。該機(jī)器人系統(tǒng)I進(jìn)行卸垛作業(yè)，一個(gè)一個(gè)卸載托盤P上堆放的多個(gè)物品W。另外，也可以根據(jù)物品W的大小而每次卸載2個(gè)以上。
[0014]第I機(jī)器人2是操作物品W的機(jī)器人。第I機(jī)器人2具備作為作業(yè)工具具有吸附墊22 (保持部件)等的機(jī)器人手部10，該第I機(jī)器人2被設(shè)置在托盤P附近(圖1所示的例子中為左前側(cè)的位置)。第2機(jī)器人3具備機(jī)器人手部20，其具有相機(jī)7及激光傳感器8，該第2機(jī)器人3被設(shè)置在托盤P附近(圖1所示的例子中為右前側(cè)的位置)。
[0015]機(jī)器人控制器4構(gòu)成為控制機(jī)器人2、3以及它們的機(jī)器人手部10、20的動(dòng)作。
[0016]由于第I機(jī)器人2及第2機(jī)器人3除機(jī)器人手部10、20不同以外，本質(zhì)上呈同樣的構(gòu)成，因此在此對(duì)第I機(jī)器人2進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于第2機(jī)器人3，則對(duì)主要部分標(biāo)注符號(hào)而省略說(shuō)明。另外，第I機(jī)器人2相當(dāng)于技術(shù)方案范圍中記載的機(jī)器人，機(jī)器人手部10相當(dāng)于技術(shù)方案范圍中記載的機(jī)器人手部。
[0017]第I機(jī)器人2具備:基臺(tái)12，固定在進(jìn)行卸垛作業(yè)的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)置位置(該例中為未圖示的地面部)上；旋轉(zhuǎn)體13，可旋轉(zhuǎn)地安裝在基臺(tái)12的上端部上；及臂14，安裝在旋轉(zhuǎn)體13上。
[0018]旋轉(zhuǎn)體13可在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在基臺(tái)12的上端部上。在旋轉(zhuǎn)體13和基臺(tái)12的連結(jié)部(或其附近)設(shè)置有對(duì)旋轉(zhuǎn)體13進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)裝置Acl。
[0019]臂14從旋轉(zhuǎn)體13側(cè)的基端側(cè)到其相反的頂端側(cè)依次連結(jié)第I臂部14a、第2臂部14b、第3臂部14c、第4臂部14d及第5臂部14e而構(gòu)成。
[0020]第I臂部14a可在鉛垂面內(nèi)旋轉(zhuǎn)地連結(jié)在旋轉(zhuǎn)體13的上端部上，第2臂部14b可在鉛垂面內(nèi)旋轉(zhuǎn)地連結(jié)在第I臂部14a上，第3臂部14c可在與該第2臂部14b的延伸方向垂直的面內(nèi)旋轉(zhuǎn)地連結(jié)在第2臂部14b上，第4臂部14d可在鉛垂面內(nèi)旋轉(zhuǎn)地連結(jié)在第3臂部14c上，第5臂部14e可在與該第4臂部14d的延伸方向垂直的面內(nèi)旋轉(zhuǎn)地連結(jié)在第4臂部14d上。
[0021]在第I臂部14a和旋轉(zhuǎn)體13的連結(jié)部(或其附近)設(shè)置有對(duì)第I臂部14a進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)裝置Ac2，在第2臂部14b和第I臂部14a的連結(jié)部(或其附近)設(shè)置有對(duì)第2臂部14b進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)裝置Ac3，在第3臂部14c和第2臂部14b的連結(jié)部(或其附近)設(shè)置有對(duì)第3臂部14c進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)裝置Ac4，在第4臂部14d和第3臂部14c的連結(jié)部(或其附近)設(shè)置有對(duì)第4臂部14d進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)裝置Ac5，在第5臂部14e和第4臂部14d的連結(jié)部(或其附近)設(shè)置有對(duì)第5臂部14e進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)裝置Ac6。另外，第I機(jī)器人2及第2機(jī)器人3的構(gòu)成形式不限定于該例，可以采用各種形式。
[0022]第I及第2機(jī)器人2、3通過(guò)由機(jī)器人控制器4執(zhí)行的各個(gè)傳動(dòng)裝置Acl?Ac6的驅(qū)動(dòng)控制而被控制，以臂14頂端的機(jī)器人手部10、20按規(guī)定順序到達(dá)所需位置的方式進(jìn)行動(dòng)作。
[0023]第2機(jī)器人3在臂14的頂端即第5臂部14e的頂端安裝有機(jī)器人手部20，其具備上述相機(jī)7及激光傳感器8。卸載托盤P上裝載的物品W時(shí)，第2機(jī)器人3通過(guò)機(jī)器人控制器4的控制，使臂14頂端的機(jī)器人手部20位于托盤P上裝載的多個(gè)物品W的上方。然后，在該狀態(tài)下，首先通過(guò)激光傳感器8掃描最上層的物品W的上面，取得距物品W上面的距離信息，特定上面存在于最高位置的物品W。所特定的距物品W上面的距離信息被輸入至機(jī)器人控制器4。
[0024]之后，機(jī)器人手部20的相機(jī)7根據(jù)輸入至機(jī)器人控制器4的距離信息，拍攝所特定的物品W的上面，生成所特定的物品W的上面的圖像信息。所生成的圖像信息從相機(jī)7輸出而被輸入至圖像處理裝置5。然后，圖像處理裝置5對(duì)所輸入的圖像信息執(zhí)行圖像識(shí)別處理，由此取得物品W的上面的外形信息(尺寸、形狀等)。所取得的物品W上面的外形信息被輸入至機(jī)器人控制器4。
[0025]第2機(jī)器人3在由激光傳感器8進(jìn)行的托盤P上的物品W的掃描以及由相機(jī)7進(jìn)行的拍攝結(jié)束時(shí)，通過(guò)機(jī)器人控制器4的控制，使機(jī)器人手部20從托盤P的上方位置向托盤P側(cè)方的待機(jī)位置(圖1所示的例子中為托盤P的右側(cè)位置)退避。與第2機(jī)器人3的機(jī)器人手部20的退避同時(shí)進(jìn)行(或退避后)，第I機(jī)器人2通過(guò)基于上述物品W的距離信息、外形信息等的機(jī)器人控制器4的控制，使機(jī)器人手部10從待機(jī)位置(例如傳送帶6的上方位置)移動(dòng)至托盤P的上方。然后，第I機(jī)器人2使機(jī)器人手部10下降并使吸附墊22與所特定的物品W的上面接觸，用吸附墊22吸附并保持物品W。之后，第I機(jī)器人2通過(guò)機(jī)器人控制器4的控制，使機(jī)器人手部10上升并從托盤P的上方移動(dòng)至傳送帶6的上方。然后，第I機(jī)器人2使機(jī)器人手部10向傳送帶6下降，將吸附墊22所保持的物品W載放在傳送帶6的搬運(yùn)面6a上。
[0026]傳送帶6構(gòu)成為通過(guò)搬運(yùn)面6a向箭頭方向移動(dòng)，從而向搬出位置搬運(yùn)搬運(yùn)面6a上載放的物品W。在該傳送帶6的由第I機(jī)器人2進(jìn)行的物品W的載放位置上設(shè)置有光電傳感器28，檢測(cè)出載放在傳送帶6上的物品W的底面位置。光電傳感器28是與后述的圖5所不的傳感器32 —樣的透射式傳感器。光電傳感器28具備位于傳送帶6的寬度方向一側(cè)的投光部28a以及位于寬度方向另一側(cè)的受光部28b。上述投光部28a及受光部28b被配置為，光軸L與傳送帶6的搬運(yùn)面6a相比位于僅高出規(guī)定高度H的上方。
[0027]該光電傳感器28在第I機(jī)器人2使由吸附墊22保持的物品W向傳送帶6下降時(shí)，檢測(cè)出物品W的底面。機(jī)器人控制器4在檢測(cè)出物品W的底面時(shí)使第I機(jī)器人2的動(dòng)作停止，但是機(jī)器人手部10由于慣性移動(dòng)而下降規(guī)定距離。預(yù)先進(jìn)行設(shè)定使該機(jī)器人手部10的慣性移動(dòng)所引起的下降距離與上述高度H大致一致(高度H稍長(zhǎng)一些)。由此，機(jī)器人控制器4在由光電傳感器28檢測(cè)出物品W的底面時(shí)使第I機(jī)器人2的動(dòng)作停止，其后通過(guò)解除吸附墊22的保持，從而可以與物品W的高度方向尺寸無(wú)關(guān)地將該物品W順利地載放在傳送帶6上。
[0028]另外，也可以預(yù)先將上述高度H設(shè)定為僅比機(jī)器人手部10的慣性移動(dòng)所引起的下降距離大規(guī)定距離D，機(jī)器人控制器4在使第I機(jī)器人2的動(dòng)作停止后，使機(jī)器人手部10 (物品W)僅下降上述規(guī)定距離D，其后解除吸附墊22的保持。
[0029](2.機(jī)器人手部的詳細(xì)結(jié)構(gòu))
根據(jù)圖3對(duì)第I機(jī)器人2的機(jī)器人手部10的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖3(a)是機(jī)器人手部10的俯視圖，圖3(b)是機(jī)器人手部10的仰視圖，圖3(c)是圖3(a)的A-A線端視圖。如圖3(a)至圖3(c)所示，第I機(jī)器人2的機(jī)器人手部10在該例中具備:底板21，在俯視下呈大致正方形形狀；多個(gè)上述吸附墊22，設(shè)置在底板21上；及多個(gè)第I?第3接近傳感器24?26，設(shè)置在底板21上。底板21具有與預(yù)先規(guī)定的成為保持對(duì)象的多個(gè)物品W中最大的物品的尺寸相對(duì)應(yīng)的外形尺寸(例如大致相同的外形尺寸)。
[0030](2-1.吸附墊的構(gòu)成)
如圖3(b)所示，多個(gè)吸附墊22被縱橫設(shè)置為在底板21的面方向上分散。在該例中，以在外側(cè)的2個(gè)吸附墊22之間的內(nèi)側(cè)位置上配置I個(gè)吸附墊22的形式，從沿底板21四個(gè)邊的外周部位置設(shè)置到直至內(nèi)側(cè)的中心位置。另外，吸附墊22的配置形式不限定于該例，可以采用各種形式。如圖3(c)所示，各吸附墊22具備:波紋式吸附部22a，配置在底板21的下面上；及吸引管22b，將吸附部22a支撐在底板21上。在吸引管22b上連接有來(lái)自未圖示的真空源的吸引管路。吸附墊22介由吸引管路及吸引管22b對(duì)吸附部22a的內(nèi)部進(jìn)行吸引，由此吸附部22a吸附于所接觸的物品W的上面，從而保持物品W。多個(gè)吸附墊22通過(guò)對(duì)有無(wú)吸引進(jìn)行切換，從而能夠?qū)⒌装?1的吸附墊22的吸附區(qū)域變更為各種大小，可以進(jìn)行與保持對(duì)象的物品W的外形相應(yīng)的吸附。
[0031](2-2.接近傳感器)
對(duì)分別設(shè)置在底板21上的多個(gè)第I?第3接近傳感器24?26進(jìn)行說(shuō)明。
[0032]第I接近傳感器24(第I傳感器)分散配置在底板21的面方向上。在該例中，第I接近傳感器24被設(shè)置為相對(duì)于底板21，位于圖3(a)中的從上開始第2行、第3行、第5行至第9行的各行的吸附墊22中的規(guī)定的吸附墊22的彼此之間。另外，第I接近傳感器24的配置形式不限定于該例，可以采用各種形式。第I接近傳感器24是作為庫(kù)存?zhèn)鞲衅鞫褂玫?，檢測(cè)出吸附墊22所吸附的物品W的存在，例如使用圖4所示的反射式光電傳感器30。在底板21的對(duì)應(yīng)于第I接近傳感器24的位置上設(shè)置有光的通路孔24a，其沿上下方向貫穿底板21。
[0033]如圖4所示，反射式光電傳感器30具有配置在檢測(cè)對(duì)象物31 —側(cè)的投光部30a和受光部30b。該光電傳感器30從投光部30a對(duì)檢測(cè)對(duì)象物31投射紅外線等的光λ 1，該光λ I被檢測(cè)對(duì)象物31反射并由受光部30b接收光量減少的反射光λ 2，由受光部30b接收的受光量為一定以上時(shí)，則檢測(cè)出在距光電傳感器30 —定距離的范圍內(nèi)存在檢測(cè)對(duì)象物31，例如呈傳感器接通。而且，當(dāng)檢測(cè)對(duì)象物31從光電傳感器30離開至一定距離的范圍之外時(shí)，則來(lái)自檢測(cè)對(duì)象物31的反射光λ 2的光量的衰減變大，由受光部30b接收的受光量小于一定值，檢測(cè)出在一定距離內(nèi)不存在檢測(cè)對(duì)象物31，例如呈傳感器斷開。
[0034]第I接近傳感器24將上述一定距離的范圍設(shè)定于從底板21的下面位置到距吸附墊22的頂端規(guī)定距離下方的位置為止的范圍。而且，第I接近傳感器24介由上述通路孔24a進(jìn)行投光和受光，檢測(cè)出在距底板21的下面一定距離的范圍內(nèi)是否存在物品W。通過(guò)將呈這種構(gòu)成的第I接近傳感器24分散配置在底板21的面方向上，從而可以根據(jù)傳感器的接通/斷開信息，識(shí)別由吸附墊22保持的物品W的外形信息(尺寸、形狀)。
[0035]另外，在機(jī)器人手部10的移動(dòng)(下降或橫向移動(dòng))中其移動(dòng)路徑上存在障礙物時(shí)，則還能由第I接近傳感器24檢測(cè)出該障礙物，從而防止碰撞。
[0036]而且，通過(guò)吸附墊22保持物品W時(shí)，與該物品W的外形相應(yīng)的區(qū)域的第I接近傳感器24應(yīng)該檢測(cè)出物品W的存在(傳感器接通)。因而，在物品W的保持中所有的第I接近傳感器24均未檢測(cè)出存在物品(傳感器斷開)時(shí)，則可以認(rèn)為物品W已掉落。也就是說(shuō)，還能檢測(cè)到物品W的掉落。
[0037]另外，由于在機(jī)器人系統(tǒng)I中通過(guò)激光掃描、圖像識(shí)別處理而取得保持對(duì)象的物品的外形信息，因此控制器可以根據(jù)該外形信息預(yù)測(cè)檢測(cè)出物品存在(呈傳感器接通)的第I接近傳感器24 (的區(qū)域)。因而，在物品的保持中實(shí)際上檢測(cè)出其存在的第I接近傳感器24(的區(qū)域)與上述預(yù)測(cè)的第I接近傳感器24(的區(qū)域)不同時(shí)，則可以認(rèn)為保持了錯(cuò)誤的物品(所指定的物品以外的物品)。也就是說(shuō)，還能檢測(cè)到保持了錯(cuò)誤的物品。
[0038]如圖3(a)所示，第2接近傳感器25 (第2傳感器)至少沿底板21的輪廓大致等間隔地設(shè)置。在該例中，設(shè)置在底板21的四個(gè)角、四個(gè)邊的外周部的各中央部以及底板21的中心部。另外，第2接近傳感器25的配置形式不限定于該例，可以采用各種形式。該第2接近傳感器25是作為防壓傳感器而使用的，防止吸附墊22壓住物品W，例如使用圖5所不的透射式光電傳感器32。
[0039]如圖5所示，透射式光電傳感器32在夾著檢測(cè)對(duì)象物31的一側(cè)及另一側(cè)分別具有投光部32a及受光部32b。光電傳感器32從投光部32a對(duì)檢測(cè)對(duì)象物31投射光λ 1，當(dāng)在該光λ I的光路上存在檢測(cè)對(duì)象物31時(shí)，則由受光部32b接收透過(guò)檢測(cè)對(duì)象物31 (包括遮斷)而光量減少的透射光λ 3。而且，由受光部32b接收的受光量為一定以下時(shí)，則檢測(cè)出存在檢測(cè)對(duì)象物31，例如呈傳感器接通。而且，檢測(cè)對(duì)象物31從所投射的光λ I的光路脫離時(shí)，則由受光部32b接收的受光量變?yōu)橐欢ㄒ陨希瑱z測(cè)出不存在檢測(cè)對(duì)象物31，例如呈傳感器斷開。
[0040]如圖3(c)所示，第2接近傳感器25夾著連接于吸引管22b的連桿22c在橫向一側(cè)及另一側(cè)具備投光部25a及受光部25b，其被固定設(shè)置在規(guī)定高度的位置上。連桿22c是相當(dāng)于上述檢測(cè)對(duì)象物31的部件，隨著吸附墊22的上下移動(dòng)而上下移動(dòng)。由此，當(dāng)吸附墊22與物品W的上面接觸，底板21進(jìn)一步下降而該底板21的下面和物品W的上面比規(guī)定距離更為接近時(shí)，從投光部25a投射的光的光路被連桿22c遮斷，從而檢測(cè)出底板21與物品W接近。
[0041]在此，在機(jī)器人系統(tǒng)I中，通過(guò)激光傳感器8的激光掃描取得距最上層的物品W上面的距離信息，根據(jù)該距離信息使機(jī)器人手部10下降。但是，在距離信息存在誤檢測(cè)時(shí)，尤其是在誤檢測(cè)為比實(shí)際距離大的距離時(shí)，則機(jī)器人手部10 (吸附墊22)會(huì)壓住物品W，有可能會(huì)導(dǎo)致物品W破損、變形。
[0042]于是，通過(guò)將如上構(gòu)成的第2接近傳感器25設(shè)置于機(jī)器人手部10，從而可以在底板21接近物品W之前使機(jī)器人手部10的下降停止。由此，可以防止由上述壓住引起的物品W的破損、變形。另外，由于這種壓住是在底板21的整體上均等地進(jìn)行，因此主要通過(guò)配置在底板21外周部的傳感器進(jìn)行檢測(cè)便已足夠。因而，通過(guò)沿底板21的輪廓大致等間隔地配置第2接近傳感器25，可以通過(guò)所需最小限的傳感器而實(shí)現(xiàn)防壓。
[0043]第3接近傳感器26 (第3傳感器)配置在底板21的輪廓外側(cè)。在該例中，配置在底板21四個(gè)邊中的相鄰兩個(gè)邊的外側(cè)。在底板21的上述兩個(gè)邊的各外周部上連接設(shè)置有長(zhǎng)方形形狀的水平支撐框27，第3接近傳感器26分2個(gè)位置配置在各支撐框27的外側(cè)。另外，第3接近傳感器26的配置形式不限定于該例，可以采用各種形式。例如，第3接近傳感器26也可以分別設(shè)置在底板21四個(gè)邊的外側(cè)。由于第3接近傳感器26用于確認(rèn)由吸附墊22吸附的物品W的尺寸過(guò)大，因此與第I接近傳感器24 —樣，例如使用圖4所示的反射式光電傳感器30。在支撐框27的對(duì)應(yīng)于第3接近傳感器26的位置上設(shè)置有貫穿支撐框27的光的通路孔26a。
[0044]如上所述，底板21具有與預(yù)先規(guī)定的成為保持對(duì)象的多個(gè)物品W中最大的物品的尺寸相對(duì)應(yīng)的外形尺寸(例如大致相同的外形尺寸)。通過(guò)在這種底板21的輪廓外側(cè)設(shè)置第3接近傳感器26，從而在物品W的保持中由第3接近傳感器26檢測(cè)出物品W時(shí)，則可以認(rèn)為保持了比預(yù)先規(guī)定的最大尺寸大的物品W。也就是說(shuō)，可以檢測(cè)到物品W的尺寸過(guò)大。
[0045]另外，由于在機(jī)器人手部10向下方或橫向移動(dòng)中其移動(dòng)路徑上存在障礙物時(shí)，可以在機(jī)器人手部10與該障礙物碰撞之前由第3接近傳感器26檢測(cè)出該障礙物，因此還能通過(guò)使機(jī)器人手部10的移動(dòng)停止而防止與該障礙物碰撞。
[0046](3.機(jī)器人控制器的功能構(gòu)成)
如圖6所示，機(jī)器人控制器4具備外形識(shí)別部34、吸附區(qū)域設(shè)定部35及載放控制部36。外形識(shí)別部34根據(jù)由吸附墊22保持物品W時(shí)的多個(gè)第I接近傳感器24的檢測(cè)結(jié)果，識(shí)別物品W的外形信息(尺寸、形狀)。吸附區(qū)域設(shè)定部35根據(jù)所識(shí)別的外形信息設(shè)定底板21中的執(zhí)行吸附的吸附墊22的區(qū)域。載放控制部36如下進(jìn)行控制，在通過(guò)光電傳感器28檢測(cè)出由吸附墊22保持的物品W的底面時(shí)使機(jī)器人手部10的下降動(dòng)作停止，其后解除吸附墊22的保持而將物品W載放在傳送帶6上。另外，雖然在圖6中省略圖示，但是機(jī)器人控制器4除上述部件以外，還具有用于控制機(jī)器人2、3的動(dòng)作的各種功能。
[0047](4.圖像識(shí)別出錯(cuò)時(shí)的物品的吸附保持動(dòng)作)
每當(dāng)通過(guò)第I機(jī)器人2的機(jī)器人手部10的吸附墊22保持托盤P上的物品W時(shí)，通過(guò)設(shè)置在第2機(jī)器人3的機(jī)器人手部20上的相機(jī)7拍攝托盤P上的物品W的上面。在此，在托盤P上沒(méi)有間隙地橫排配置有同一形狀的多個(gè)物品W(例如瓦楞板紙箱等)時(shí)，則有可能無(wú)法將它們圖像識(shí)別為多個(gè)物品W，而是誤識(shí)別為單一的物品。
[0048]在本實(shí)施方式中，如上所述將多個(gè)物品W圖像識(shí)別為單一的物品時(shí)，由于該誤識(shí)別的物品的尺寸超過(guò)預(yù)先規(guī)定的成為保持對(duì)象的多個(gè)物品W中最大的物品的尺寸，因而作為圖像識(shí)別出錯(cuò)而被識(shí)別。于是，機(jī)器人控制器4在發(fā)生這種圖像識(shí)別出錯(cuò)時(shí)，使底板21的多個(gè)吸附墊22中與預(yù)先規(guī)定的最小尺寸的物品W相對(duì)應(yīng)的區(qū)域的吸附墊22工作，試驗(yàn)性地吸附保持物品W，根據(jù)此時(shí)的第I接近傳感器24檢測(cè)結(jié)果來(lái)識(shí)別物品W的外形信息(尺寸、形狀)。然后，根據(jù)所識(shí)別的物品W的外形信息，設(shè)定底板21的執(zhí)行吸附的吸附墊22的區(qū)域，通過(guò)所設(shè)定的區(qū)域的吸附墊22再次吸附保持物品W。下面，對(duì)該動(dòng)作詳細(xì)進(jìn)行說(shuō)明。
[0049]圖7是表示上述圖像識(shí)別出錯(cuò)時(shí)的物品的吸附保持動(dòng)作的一個(gè)例子的說(shuō)明圖。在圖7(a)中，裝載在托盤P上的2個(gè)物品Wl、W2被沒(méi)有間隙地橫排配置，在由相機(jī)7的拍攝進(jìn)行的圖像識(shí)別中誤識(shí)別為I個(gè)物品W'，從而發(fā)生圖像識(shí)別出錯(cuò)。此時(shí)，機(jī)器人控制器4使底板21的吸附墊22中位于與預(yù)先規(guī)定的最小尺寸的物品W相對(duì)應(yīng)的最小區(qū)域38的吸附墊22工作，例如以使該最小區(qū)域38貼近托盤P的角部(圖7(a)中左上側(cè)的角部)的形式吸附于物品W'的上面，并保持物品W'。然后，使機(jī)器人手部10上升時(shí)，僅提升2個(gè)物品W1、W2中通過(guò)吸附墊22的吸附而被保持的一個(gè)(圖7(a)中左側(cè))物品W1，而另一個(gè)(圖7(a)中右側(cè))物品W2則仍舊保留在托盤P上。因此，通過(guò)底板21的多個(gè)第I接近傳感器24進(jìn)行物品檢測(cè)時(shí)，第I接近傳感器24中的僅與所吸附的上述物品Wl相對(duì)應(yīng)的第I接近傳感器24檢測(cè)出物品而呈接通，位于其外側(cè)的第I接近傳感器24未檢出物品而呈斷開。由此，機(jī)器人控制器4的外形識(shí)別部34根據(jù)第I接近傳感器24的檢測(cè)結(jié)果，識(shí)別物品Wl的外形信息(尺寸、形狀)。
[0050]其后，如圖7(b)所示，吸附區(qū)域設(shè)定部35根據(jù)所識(shí)別的物品Wl的外形信息，將底板21的執(zhí)行吸附的吸附墊22的區(qū)域39設(shè)定為相對(duì)于物品Wl的外形尺寸沒(méi)有過(guò)大或過(guò)小的適當(dāng)區(qū)域。然后，機(jī)器人控制器4使所設(shè)定的適當(dāng)區(qū)域39的吸附墊22重新工作，通過(guò)吸附墊22再次吸附保持物品W。
[0051](5.機(jī)器人控制器的控制順序)
圖8示出上述圖像識(shí)別出錯(cuò)時(shí)的機(jī)器人控制器4的控制順序的一個(gè)例子。機(jī)器人控制器4通過(guò)激光傳感器8進(jìn)行距托盤P上的最上層的物品W的上面為止的距離測(cè)定，并且通過(guò)相機(jī)7拍攝由距離測(cè)定所特定的最上層的物品W，在識(shí)別出上述圖像識(shí)別出錯(cuò)時(shí)開始該流程所示的處理。
[0052]首先在步驟SlO中，機(jī)器人控制器4向第I機(jī)器人2輸出控制信號(hào)，通過(guò)基于上述物品W的距離信息、外形信息等的位置控制，使第I機(jī)器人2的機(jī)器人手部10移動(dòng)至托盤P的上方。然后，機(jī)器人控制器4使機(jī)器人手部10下降，使底板21的與預(yù)先規(guī)定的最小尺寸的物品相對(duì)應(yīng)的區(qū)域的吸附墊22工作，通過(guò)吸附墊22試驗(yàn)性地吸附保持所特定的物品W，例如進(jìn)行物品W的提升等的操作。
[0053]其后，在步驟S20中，機(jī)器人控制器4在用吸附墊22保持物品W的狀態(tài)下，取得底板21的多個(gè)第I接近傳感器24的檢測(cè)結(jié)果。
[0054]之后，在步驟S30中，機(jī)器人控制器4的外形識(shí)別部34根據(jù)第I接近傳感器24的檢測(cè)結(jié)果，識(shí)別物品W的外形信息(尺寸、形狀)。如前所述，由于多個(gè)第I接近傳感器24中僅與所保持的物品W相對(duì)應(yīng)的第I接近傳感器24呈接通，而位于所保持的物品W外側(cè)的第I接近傳感器24呈斷開，因此識(shí)別出物品W的外形信息(尺寸、形狀)。機(jī)器人控制器4在外形信息的識(shí)別后，使機(jī)器人手部10下降并解除吸附墊22的保持，將物品W載放在托盤P上。
[0055]在步驟S40中，機(jī)器人控制器4的吸附區(qū)域設(shè)定部35根據(jù)所識(shí)別的物品W的外形信息，設(shè)定底板21中的執(zhí)行吸附的吸附墊22的區(qū)域(吸附區(qū)域)。另外，也可以在設(shè)定該吸附區(qū)域后，將上述物品W載放在托盤P上。
[0056]其后，在步驟S50中，機(jī)器人控制器4使上述設(shè)定的吸附區(qū)域的吸附墊22重新工作，通過(guò)吸附墊22再次吸附保持物品W，并對(duì)物品W進(jìn)行操作。由此，可以通過(guò)吸附墊22穩(wěn)定地保持物品W并向傳送帶6移動(dòng)。步驟S50結(jié)束時(shí)，結(jié)束本流程。
[0057](6.實(shí)施方式的效果)
如以上說(shuō)明的那樣，本實(shí)施方式的第I機(jī)器人2進(jìn)行卸垛作業(yè)，一個(gè)一個(gè)卸載托盤P上堆放的物品W。此時(shí),通過(guò)第2機(jī)器人3的機(jī)器人手部20的激光傳感器8掃描托盤P上搭載的最上層的物品W的上面，由此取得距上面的距離信息，特定上面存在于最高位置的物品W。然后，通過(guò)機(jī)器人手部20的相機(jī)7拍攝所特定的物品W的上面，由圖像處理裝置5執(zhí)行圖像識(shí)別處理，由此取得上面的外形信息。第I機(jī)器人2根據(jù)這些距離信息、外形信息等而使機(jī)器人手部10移動(dòng)，并保持物品W。
[0058]在此，在托盤P上沒(méi)有間隙地橫排配置有例如像瓦楞板紙箱這樣的同一形狀的多個(gè)物品W時(shí)，則有可能無(wú)法將它們圖像識(shí)別為多個(gè)物品W，而是誤識(shí)別為單一的物品。發(fā)生這種誤識(shí)別時(shí)，則會(huì)因物品W的掉落或出錯(cuò)而導(dǎo)致運(yùn)行停止等，有可能使卸垛作業(yè)中斷。
[0059]在本實(shí)施方式中，在機(jī)器人手部10的底板21上配置多個(gè)接近傳感器(第I?第3接近傳感器24?26)。由此，如上所述在無(wú)法實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別時(shí)，暫且通過(guò)吸附墊22保持物品W并進(jìn)行提升操作，可以根據(jù)操作后的狀態(tài)下的多個(gè)接近傳感器的檢測(cè)結(jié)果來(lái)識(shí)別物品W的外形信息(尺寸、形狀)。其結(jié)果，能夠根據(jù)所識(shí)別的物品W的外形信息來(lái)設(shè)定吸附墊22的恰當(dāng)?shù)谋３中问?，能夠以該設(shè)定的形式再次保持并操作物品W。如此，即便在發(fā)生成為卸垛對(duì)象的物品W的誤識(shí)別時(shí)，也不會(huì)發(fā)生由物品W的掉落、出錯(cuò)引起的運(yùn)行停止等，可以繼續(xù)執(zhí)行卸垛作業(yè)。
[0060]另外，在本實(shí)施方式中，尤其是在多個(gè)接近傳感器中包括分散配置在底板21的面方向上的上述多個(gè)第I接近傳感器24。通過(guò)分散配置在面方向上的第I接近傳感器的接通/斷開信息，所操作的物品W的外形信息(尺寸、形狀)變得明確，可以提高識(shí)別精度。
[0061]另外，如前所述，在機(jī)器人手部10的移動(dòng)(下降或橫向移動(dòng))中其移動(dòng)路徑上存在障礙物時(shí)，則還能由第I接近傳感器24檢測(cè)出該障礙物，從而防止碰撞。而且，還能檢測(cè)到物品W的掉落，或檢測(cè)到保持了錯(cuò)誤的物品。
[0062]另外，在本實(shí)施方式中，尤其是在多個(gè)接近傳感器中包括沿底板21的輪廓大致等間隔地配置的上述第2接近傳感器25。由此，如前所述，可以防止因機(jī)器人手部10壓住而引起的物品W的破損、變形。
[0063]另外，在本實(shí)施方式中，尤其是在多個(gè)接近傳感器中包括配置在底板21的輪廓外側(cè)的第3接近傳感器26。由此，如前所述，可以檢測(cè)到物品W的尺寸過(guò)大。另外，在機(jī)器人手部10的移動(dòng)(下降或橫向移動(dòng))中其移動(dòng)路徑上存在障礙物時(shí)，則還能由第3接近傳感器26檢測(cè)出該障礙物，從而防止碰撞。
[0064]另外，在本實(shí)施方式中，尤其是作為保持部件設(shè)置多個(gè)吸附墊22，其構(gòu)成為沿面方向分散配置在底板21上，并各自吸附于物品W的上面。由此，能夠根據(jù)保持對(duì)象的物品W的外形而適當(dāng)選擇執(zhí)行吸附的吸附墊22，可以保持各種大小或形狀的物品。另外，由于還能夠根據(jù)托盤P內(nèi)的保持對(duì)象的物品W的載放位置來(lái)變更底板21的吸附位置，因此可以提高卸垛的作業(yè)效率。
[0065]另外，在本實(shí)施方式中，尤其是機(jī)器人系統(tǒng)I具有:傳送帶6，搬運(yùn)第I機(jī)器人2所載放的物品W ;及光電傳感器28，在物品W的載放位置上配置在傳送帶6的搬運(yùn)面6a的上方，具備位于傳送帶6的寬度方向一側(cè)的投光部28a以及位于寬度方向另一側(cè)的受光部28b。
[0066]由此，機(jī)器人控制器4的載放控制部36在通過(guò)光電傳感器28檢測(cè)出由吸附墊22保持的物品W的底面時(shí)使機(jī)器人手部10的下降動(dòng)作停止，其后進(jìn)行控制，解除吸附墊22的保持并將物品W載放在傳送帶6上，由此能夠與物品W的高度無(wú)關(guān)地將該物品W順利地載放在傳送帶6上。因而，不需要用于檢測(cè)出物品W高度的相機(jī)、傳感器等的裝置，能夠使機(jī)器人系統(tǒng)I呈現(xiàn)簡(jiǎn)潔的構(gòu)成。
[0067](7.變形例)
另外，所公開的實(shí)施方式并不局限于上述內(nèi)容，可在不脫離其主旨及技術(shù)思想的范圍內(nèi)實(shí)施各種變形。
[0068]例如，雖然在以上的實(shí)施方式中，除第I機(jī)器人2以外設(shè)置第2機(jī)器人3，并在第2機(jī)器人3上搭載有相機(jī)7及激光傳感器8，但是也可以通過(guò)在第I機(jī)器人2上搭載相機(jī)7及激光傳感器8而省略第2機(jī)器人3，從而僅設(shè)置I臺(tái)第I機(jī)器人2。
[0069]另外，雖然第I?第3接近傳感器24?26為光電式傳感器，但是也可以是靜電電容式、超聲波式等光電式以外的傳感器。
[0070]另外，除以上已經(jīng)說(shuō)明的以外，也可以適當(dāng)組合上述實(shí)施方式等的方法而加以利用。
[0071]其它，雖未一一例示，但是上述實(shí)施方式等可在不脫離其主旨的范圍內(nèi)施加各種變更而進(jìn)行實(shí)施。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)器人手部，是操作物品的機(jī)器人所具備的機(jī)器人手部，其特征在于，具有: 底板； 保持部件，其構(gòu)成為配置在所述底板上，保持所述物品； 及多個(gè)接近傳感器，其構(gòu)成為配置在所述底板上，各自檢測(cè)出所述保持部件側(cè)有無(wú)所述物品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人手部，其特征在于， 所述多個(gè)接近傳感器包括分散配置在所述底板的面方向上的多個(gè)第1傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)器人手部，其特征在于， 所述多個(gè)接近傳感器包括沿所述底板的輪廓大致等間隔地配置的第2傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的機(jī)器人手部，其特征在于， 所述多個(gè)接近傳感器包括配置在所述底板的輪廓外側(cè)的第3傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的機(jī)器人手部，其特征在于， 所述保持部件是多個(gè)吸附墊，其構(gòu)成為分散配置在所述底板的面方向上，各自吸附于所述物品的上面。
6.—種機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，具有: 操作物品的機(jī)器人； 所述機(jī)器人所具備的權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的機(jī)器人手部； 及控制器，其構(gòu)成為控制所述機(jī)器人及所述機(jī)器人手部的動(dòng)作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制器具有外形識(shí)別部，其構(gòu)成為根據(jù)由所述保持部件保持并操作所述物品時(shí)的所述多個(gè)接近傳感器的檢測(cè)結(jié)果，識(shí)別所述物品的外形信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，還具有: 傳送帶，其構(gòu)成為搬運(yùn)所述機(jī)器人所載放的所述物品； 及光電傳感器，在所述物品的載放位置上配置在所述傳送帶的搬運(yùn)面的上方，具備位于所述傳送帶的寬度方向一側(cè)的投光部及位于所述寬度方向另一側(cè)的受光部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制器具有載放控制部，其構(gòu)成為在通過(guò)所述光電傳感器檢測(cè)出由所述保持部件保持的所述物品的底面時(shí)使所述機(jī)器人手部的下降停止，解除所述保持部件的保持并將所述物品載放在所述傳送帶上。
10.一種物品的卸垛方法，是使用具備機(jī)器人手部的機(jī)器人的物品的卸垛方法，該機(jī)器人手部具有:底板；多個(gè)吸附墊，其構(gòu)成為分散配置在所述底板的面方向上，各自吸附于物品的上面；及多個(gè)接近傳感器，其構(gòu)成為配置在所述底板上，各自檢測(cè)出所述保持部件側(cè)有無(wú)所述物品，其特征在于，具有: 通過(guò)預(yù)先規(guī)定的區(qū)域的所述吸附墊吸附并操作所述物品； 根據(jù)操作后的狀態(tài)下的所述多個(gè)接近傳感器的檢測(cè)結(jié)果來(lái)識(shí)別所述物品的外形信息； 根據(jù)所識(shí)別的所述外形信息來(lái)設(shè)定執(zhí)行吸附的所述吸附墊的區(qū)域； 通過(guò)所設(shè)定的所述區(qū)域的所述吸附墊再次吸附并操作所述物品。
【文檔編號(hào)】B65G61/00GK104416576SQ201410446865
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】下野利昭 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)