物品搬運系統的製作方法

2023-10-23 23:25:42 4

本發明涉及物品搬運系統，該物品搬運系統在朝向對象物搬運被搬運物的搬運工序中能夠確認被搬運物相對於對象物是否準確地被定位了。

背景技術：

以往已知朝向對象物搬運各種被搬運物的物品搬運系統。另外，近年來正在普及具備能夠從視覺上檢測出被搬運物及對象物的位置的視覺傳感器的物品搬運系統。例如，在JP2005－11580A中提出了使用由視覺傳感器獲取的位置信息而朝向對象物搬運被搬運物的機器人系統。更具體而言，在JP2005－11580A所記載的機器人系統中，首先，由安裝在第二手上的視覺傳感器獲取由第一手所把持的帶連接器的電纜的位置信息、和放置在工作檯上的對方連接器的位置信息。然後，第一手使用由視覺傳感器獲取的位置信息，朝向對方連接器搬運帶連接器的電纜。通過如此，被搬運物(帶連接器的電纜)被組裝在對象物(對方連接器)上。

但是，在即使使用視覺傳感器獲取準確的位置信息，機器人的動作精度也不充分的情況下，無法避免在由機器人進行的搬運工序中產生一定程度的搬運誤差。換言之，即使使用視覺傳感器獲取準確的位置信息，也無法保證被搬運物相對於對象物的定位精度。另外，在JP2005－11580A記載的機器人系統中，想要確認被搬運物是否相對於對象物準確地定位了，則例如需要使安裝在第二手上的視覺傳感器移動到被搬運物及對象物的附近，然後利用視覺傳感器獲取包括搬運物及對象物這兩者的圖像。如此在以往的物品搬運系統中，確認被搬運物是否相對於對象物準確地定位了需要很多的作業工時。

在朝向對象物搬運被搬運物的搬運工序中，要求能夠簡單地確認被搬運物是否相對於對象物準確地定位了的物品搬運系統。

技術實現要素：

根據本發明的第一方案，提供一種物品搬運系統，具備：搬運裝置，按照將被搬運物搬運至對象物中的目標位置的指令來搬運被搬運物；視覺檢測裝置，具有以能夠獲取圖像的方式安裝在搬運裝置的攝像裝置，並對攝像裝置所獲取的圖像進行解析而檢測出被搬運物及對象物的各自的位置，上述圖像是包括由搬運裝置進行搬運後的被搬運物和對象物這兩者的圖像；以及判定裝置，判定視覺檢測裝置所檢測出的被搬運物的位置是否在相對於對象物的位置而設定的許可區域內。

根據本發明的第二方案，提供一種物品搬運系統，其在第一方案的基礎上，在視覺檢測裝置所檢測出的被搬運物的位置不在許可區域內的情況下，搬運裝置執行將被搬運物朝向目標位置移送的移送工序，視覺檢測裝置執行檢測由移送工序移送後的被搬運物的位置的二次檢測工序，判定裝置執行判定在二次檢測工序中所檢測出的被搬運物的位置是否在許可區域內的二次判定工序，上述物品搬運系統還包括控制裝置，控制裝置對搬運裝置、視覺檢測裝置及判定裝置進行控制，使得移送工序、二次檢測工序及二次判定工序以預定的次數為上限反覆執行。

根據本發明的第三方案，提供一種物品搬運系統，其在第二方案的基礎上，控制裝置設定小於視覺檢測裝置所檢測出的被搬運物的位置與目標位置之間的距離的值作為移送工序中的移送距離的設定值。

根據本發明的第四方案，提供一種物品搬運系統，其在第三方案的基礎上，控制裝置以隨著移送工序的反覆序數變大而使移送距離的設定值相對於距離的比例變小的方式，變更移送距離的設定值。

這些及其它的本發明的目的、特徵、及優點，通過參照附圖所示的本發明的示例性的實施方式的詳細說明，而將變得更加明確。

附圖說明

圖1是表示本發明的一個實施方式的物品搬運系統的結構的框圖。

圖2是表示圖1的物品搬運系統的搬運裝置及視覺檢測裝置的立體圖。

圖3是表示由圖2的視覺檢測裝置的攝像裝置產生的拍攝圖像的一例的概 略圖。

圖4是由本實施方式的物品搬運系統進行的搬運、定位工序的步驟的流程圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。在各附圖中，對同樣的結構要素標註同樣的附圖標記。此外，以下記載的內容並不是限定權利要求書記載的發明的技術範圍和技術用語的意義等的內容。

參照圖1～圖4，對本發明的一個實施方式的物品搬運系統進行說明。圖1是表示示例性的物品搬運系統1的結構的框圖。在此，本例的物品搬運系統1是將供給到預定的供給位置的被搬運物W1朝向設定在對象物W2上的目標位置進行搬運，然後，將搬運後的被搬運物W1相對於目標位置進行定位的自動化系統(參照圖2)。以下，將物品搬運系統1朝向目標位置搬運被搬運物W1的工序稱為「搬運工序」，以下將物品搬運系統1相對於目標位置對被搬運物W1進行定位的工序稱為「定位工序」。而且，以下將由搬運工序及定位工序構成的一系列工序稱為「搬運、定位工序」。

如圖1所示，本例的物品搬運系統1包括搬運裝置2、視覺檢測裝置3、判定裝置4、及控制裝置5。在此，本例的搬運裝置2按照將被搬運物W1搬運至對象物W2中的目標位置的指令，搬運被搬運物W1。這種指令預先存儲在控制裝置5的存儲部50中。另外，本例的視覺檢測裝置3獲取由搬運裝置2搬運的被搬運物W1的位置信息。另外，本例的判定裝置4使用視覺檢測裝置3所獲取的位置信息，執行預定的判定。而且，本例的控制裝置5使用基於判定裝置4的判定結果對搬運裝置2及視覺檢測裝置3等的動作進行控制。以下對這些裝置的功能及結構等進行詳細說明。

圖2是將圖1的物品搬運系統1中的搬運裝置2及視覺檢測裝置3與被搬運物W1及對象物W2一起表示的立體圖。如圖2所示，本例的被搬運物W1呈細長的板材的形式，本例的對象物W2呈比被搬運物W1大型且厚的板材的形式。換言之，對象物W2的延伸方向的長度大於被搬運物W1的延伸方向的長度，且對象物W2的與延伸方向垂直的寬度大於被搬運物W1的與延伸方向 垂直的寬度。因此，若被搬運物W1相對於對象物W2適當地進行定位，則被搬運物W1的整個主面S11與對置的對象物W2的主面S2接觸。此外，本例的對象物W2在進行搬運工序之前，配置在搬運裝置2的附近。圖2表示由物品搬運系統1進行的搬運工序剛結束之後的被搬運物W1與對象物W2的位置關係。

如圖2所示，本例的搬運裝置2是由在前端具有手腕部RW的臂RA、和安裝在手腕部RW的手RH構成的垂直多關節機器人。更具體而言，本例的臂RA具有固定在地面上的固定基部21、安裝在固定基部21的迴轉基部22、與迴轉基部22的上端部連結的轉動式的下臂部23、與下臂部23的前端部連結的轉動式的上臂部24、以及與上臂部24的前端部連結的轉動式的手腕部RW。而且，本例的臂RA通過使用伺服馬達等驅動裝置驅動各部分，從而能夠自由地變更安裝在手腕部RW上的手RH的位置及姿態。由此，本例的臂RA能夠將在上述的供給位置由手RH所把持的被搬運物W1朝向預先配置在搬運裝置2的附近的對象物W2進行搬運。關於由手RH把持被搬運物W1的原理，在後面進行敘述。

如圖2所示，本例的手RH具有安裝在臂RA的手腕部RW的基端部25、從基端部25延伸的主體部26、以及安裝在主體部26的前端部的吸附部27。更具體而言，手RH的主體部26呈L字形的形式，並且包括從基端部25向手腕部RW的相反側突出的突出部分、和從突出部分的前端部垂直地延伸的垂直部分。另外，手RH的吸附部27具有嵌入到設置在主體部26的垂直部分上的貫通孔中的噴嘴271、和安裝在噴嘴271的前端部的真空墊272。而且，噴嘴271的基端部經由未圖示的氣管與真空泵等真空供給源連接。從而，在使真空墊272與被搬運物W1的主面S12接觸的狀態下，若利用真空供給源排出真空墊272內的氣體，則通過形成在真空墊272內的負壓的作用，被搬運物W1被真空墊272吸附。

接著，對本例的視覺檢測裝置3進行說明。本例的視覺檢測裝置3包括：經由預定的安裝部件311安裝在手RH上的攝像裝置31、和對攝像裝置31所獲取的圖像進行解析的解析裝置32。本例的攝像裝置31是具備CCD(Charge Coupled Device)圖像傳感器或者CMOS(Complementary Metal－Oxide Semiconductor)圖像傳感器等攝像元件的數字攝像機。如圖2所示，本例的攝像裝置31安裝在手RH上，以便在搬運工序結束時能夠獲取包括被搬運物W1和對象物W2這兩者的圖像。更具體而言，本例的攝像裝置31以位於其攝像面的前方的透鏡組的前端面312從包括真空墊272的吸附面的虛擬平面向上方分離、且攝像面與上述的虛擬平面大致平行的方式，安裝在手RH上。因此，攝像裝置31能夠將搬運後的被搬運物W1的主面S12與位於其背後的對象物W2的主面S2一起拍攝。此外，在本例的物品搬運系統1中，無需對被搬運物W1及對象物W2全體進行拍攝，僅對被搬運物的主面S12的一部分和位於其背後的對象物W2的主面S2的一部分進行拍攝即可。

圖3是表示由圖2的視覺檢測裝置3的攝像裝置31拍攝的拍攝圖像的一例的概略圖。這種拍攝圖像被發送到視覺檢測裝置3的解析裝置32(參照圖1)。視覺檢測裝置3的解析裝置32既可以是從攝像裝置31獨立的裝置，也可以內置於攝像裝置31內。另外，視覺檢測裝置3的解析裝置32也可以內置於上述的判定裝置4或控制裝置5內。而且，本例的解析裝置32通過對所接收的拍攝圖像進行解析，從而檢測對象物W2及被搬運物W1的各自的位置。更具體而言，本例的解析裝置32根據所接收的拍攝圖像的解析結果，檢測被搬運物W1的代表點P1的位置和對象物W2的代表點P2的位置。以下將由解析裝置32所檢測出的代表點的位置稱為檢測位置。

在圖3的例子中，作為被搬運物W1的代表點P1，選擇了被搬運物W1的矩形狀的主面S12的右上的頂點，作為對象物W2的代表點P2，選擇了對象物W2的矩形狀的主面S2的右上的頂點。但是，上述的代表點P1、P2能夠在被搬運物W1及對象物W2的主面中任意選擇。此外，在圖3的拍攝圖像中，用實線表示了搬運工序後的被搬運物W1的檢測位置，用單點劃線表示了預先設定在對象物W2的主面S2上的上述的目標位置。而且，在圖3的拍攝圖像中，用附圖標記P0表示了與目標位置對應的被搬運物W1的代表點。由視覺檢測裝置3的解析裝置32所檢測出的被搬運物W1及對象物W2的位置信息被發送到上述的判定裝置4。

接著，對本例的判定裝置4進行說明。如圖1所示，本例的判定裝置4具有如下功能，基於從視覺檢測裝置3所獲取的位置信息，判定被搬運物W1 的檢測位置是否在針對對象物W2的檢測位置設定的許可區域A內。參照圖3，在本例的物品搬運系統1中，以對象物W2的代表點P2為中心的半徑r的扇形區域被設定為上述的許可區域A。而且，本例的判定裝置4基於從視覺檢測裝置3所獲取的位置信息，判定被搬運物W1的代表點P1的檢測位置是否在上述的扇形的許可區域A的內側。

此外，上述的許可區域A的大小、即、扇形的半徑r考慮針對目標位置的被搬運物W1的定位誤差的允許範圍而決定。換言之，在被搬運物W1的代表點P1的檢測位置在許可區域A內的情況下，視為針對目標位置的被搬運物W1的定位誤差在允許範圍內。在此情況下，省略上述的定位工序。另一方面，在被搬運物W1的代表點P1的檢測位置不在許可區域A內的情況下，由搬運裝置2、視覺檢測裝置3、及判定裝置4執行上述的定位工序。關於這一點，在後面進一步進行敘述。基於判定裝置4的判定結果被發送到上述的控制裝置5，並且根據需要，能夠顯示在設置於物品搬運系統1內的顯示裝置上。這種顯示裝置例如設置在判定裝置4或控制裝置5上。

接著，對本例的控制裝置5進行說明。如圖1所示，本例的控制裝置5具有：存儲各種數據的存儲部50；對上述的搬運工序中的系統的動作進行控制的搬運控制部51；以及對上述的定位工序中的系統的動作進行控制的定位控制部52。在此，本例的搬運控制部51按照存儲在存儲部50中的上述的指令，對搬運工序中的搬運裝置2的動作進行控制。其結果，搬運裝置2在上述的供給位置把持被搬運物W1，然後，朝向對象物W2中的目標位置搬運被搬運物W1。另外，本例的定位控制部52對定位工序中的搬運裝置2、視覺檢測裝置3、及判定裝置4的動作進行控制。以下對本例的定位工序中的各裝置的動作進行詳細說明。

在本例的定位工序中，首先，由搬運裝置2朝向上述的指令所記述的目標位置移送被搬運物W1。以下有時將該工序稱為「移送工序」。移送工序中被搬運物W1被移送的方向用圖3中的箭頭A30表示。在本例的定位工序中，接著，由視覺檢測裝置3檢測移送工序後的被搬運物W1的位置。以下有時將該工序稱為「二次檢測工序」。在本例的定位工序中，接著，由判定裝置4判定在二次檢測工序中所檢測出的被搬運物W1的位置是否在上述的許可區域A 內。以下有時將該工序稱為「二次判定工序」。如此，本例的定位工序包括由搬運裝置2進行的移送工序、由視覺檢測裝置3進行的二次檢測工序、以及由判定裝置4進行的二次判定工序。而且，本例的定位控制部52對搬運裝置2、視覺檢測裝置3、及判定裝置4的各自的動作進行控制，使得上述的移送工序、二次檢測工序、及二次判定工序以預定的次數為上限反覆執行。但是，即使這些工序的反覆序數未達到上限，在二次判定工序中的判定結果成為真的時刻(即，移送工序後的被搬運物W1的檢測位置進入許可區域A內的時刻)，定位工序也結束。

以下，對本實施方式的物品搬運系統1的動作的概要進行說明。圖4是表示由本實施方式的物品搬運系統1進行的搬運、定位工序的步驟的流程圖。如圖4所示，首先，在步驟S401中，由搬運裝置2的手RH吸附並把持供給到預定的供給位置的被搬運物W1。然後，在步驟S402中，由搬運裝置2的臂RA將用手RH把持的被搬運物W1朝向對象物W2中的目標位置進行搬運。用步驟S401及S402表示的一系列步驟相當於上述的搬運工序。如上所述，搬運裝置2按照存儲在控制裝置5的存儲部50中的指令執行搬運工序。

然後，在步驟S403中，由視覺檢測裝置3檢測搬運工序後的被搬運物W1的位置和對象物W2的位置(參照圖3)。在步驟S403中檢測出的被搬運物W1及對象物W2的位置信息被發送到判定裝置4。然後，在步驟S404中，由判定裝置4判定步驟S403中的被搬運物W1的檢測位置是否在上述的許可區域A內。在此，在被搬運物W1的檢測位置在許可區域內A內的情況下(步驟S404的是)，物品搬運系統1省略定位工序並進入步驟S407。另一方面，在被搬運物W1的檢測位置不在許可區域A內的情況下(步驟S404的否)，搬運裝置2執行上述的移送工序(步驟S405)。

更具體而言，在步驟S405中，由搬運裝置2將被搬運物W1朝向對象物W2中的目標位置進行移送。如上所述，在圖3中，用實線表示了被搬運物W1的檢測位置，用單點劃線表示了被搬運物W1的目標位置。另外，在圖3中，用箭頭A30表示了移送工序中的被搬運物W1的移送方向。繼續參照圖3，當進行移送工序(步驟S405)時，上述的定位控制部52設定小於被搬運物W1的檢測位置(P1)與目標位置(P0)之間的距離d的值作為被搬運物W1 的移送距離。由此，能夠防止因搬運裝置2的定位誤差而導致被搬運物W1超過目標位置而移送。被搬運物W1如此超過目標位置而移送的現象被稱為「越過」。此外，移送距離的設定值x相對於被搬運物W1的檢測位置(P1)與目標位置(P0)之間的距離d的比例α例如設為70％(α＝x/d＝0.7)。

再次參照圖4，在步驟S406中，由視覺檢測裝置3執行上述的二次檢測工序。更具體而言，在步驟S406中，由視覺檢測裝置3檢測移送工序後的被搬運物W1的位置。在步驟S406中所檢測出的被搬運物W1的位置信息被發送到判定裝置4。然後，在第二次以後的步驟S404中，由判定裝置4執行上述的二次判定工序。更具體而言，在第二次以後的步驟S404中，由判定裝置4判定在其之前的二次檢測工序(步驟S406)中的被搬運物W1的檢測位置是否在上述的許可區域A內。用這種步驟S405、S406、及S404表示的一系列步驟相當於反覆執行的定位工序的一個循環。該一系列步驟反覆執行，直至二次判定工序(第二次以後的步驟S404)中的判定結果稱為真，即，直至二次檢測工序(步驟S406)中的被搬運物W1的檢測位置進入許可區域A內。

此外，在被搬運物W1的移送工序(步驟S405)反覆進行兩次以上的情況下，以移送距離的設定值x相對於上述的距離d的比例α隨著移送工序的反覆序數逐漸變小的方式，變更移送距離的設定值x。例如，在第一次的移送工序中的上述的比例α為70％的情況下，以第二次的移送工序中的上述的比例α成為40％的方式，變更移送距離的設定值x。而且，在執行第三次的移送工序的情況下，以上述的比例α變成小於40％的方式，移送距離的設定值x進一步產生變更。通常，隨著移送工序的反覆序數變大，被搬運物W1的檢測位置P1與目標位置P0之間的距離d縮小，因此容易產生因搬運裝置2的定位誤差而引起的越過。但是，若以上述的比例α逐漸變小的方式適當變更移送距離的設定值x，則即使在第二次以後的移送工序中也能夠防止越過的產生。其結果，能夠使被搬運物W1逐漸接近目標位置，因此能夠減少被搬運物W1的檢測位置進入許可區域A內為止的移送工序的反覆次數。由此，能夠縮短搬運、定位工序的所需時間。

再次參照圖4，在步驟S407中，由搬運裝置2的手RH解除被搬運物W1的吸附。由此，被搬運物W1從手RH釋放，因此被搬運物W1被載置在對象 物W2的主面S2上。然後，在步驟S408中，由搬運裝置2的臂RA使手RH從對象物W2的周邊區域退避。之後，物品搬運系統1結束搬運、定位工序，但是根據需要開始執行針對新的被搬運物W1的搬運、定位工序。

如上所述，在本實施方式的物品搬運系統1中，由搬運裝置2進行搬運後的被搬運物W1及對象物W2的各自的位置利用安裝在搬運裝置2上的視覺檢測裝置3檢測，並且基於由視覺檢測裝置3檢測的位置信息，判定被搬運物W1是否相對於對象物W2準確地定位了。從而，根據本實施方式的物品搬運系統1，在將被搬運物W1朝向對象物W2進行搬運的搬運工序中，能夠簡單地確認被搬運物W1是否相對於對象物W2準確地定位了。

發明的效果

根據本發明的第一方案，由搬運裝置進行搬運後的被搬運物及對象物的各自的位置利用安裝在搬運裝置上的視覺檢測裝置檢測，並且基於由視覺檢測裝置所檢測出的位置信息，判定被搬運物是否相對於對象物準確地定位了。從而，根據第一方案，在將被搬運物朝向對象物進行搬運的搬運工序中，能夠簡單地確認被搬運物是否相對於對象物準確地定位了。

根據本發明的第二方案，反覆執行被搬運物的移送工序，直至由視覺檢測裝置所檢測出的被搬運物的位置進入許可區域內，因此能夠將被搬運物相對於對象物高精度地進行定位。

根據本發明的第三方案，作為被搬運物的移送距離，設定小於被搬運物的檢測位置與目標位置之間的距離的值，因此能夠防止因搬運裝置的定位誤差而導致被搬運物超過目標位置而移送。

根據本發明的第四方案，以隨著移送工序的反覆序數變大而移送距離的設定值相對於上述距離的比例變小的方式，變更移送距離的設定值，因此即使在反覆執行被搬運物的移送工序的情況下，也能夠防止因搬運裝置的定位誤差導致被搬運物超過目標位置而移送。

本發明並不僅限於上述的實施方式，在權利要求書記載的範圍內能夠進行各種改變。例如，在上述的實施方式中，雖然作為搬運裝置2示例了垂直多關節機器人，但是本發明中的物品搬運系統1的搬運裝置2也可以是包括水平多關節機器人及正交機器人等的、能夠將被搬運物W1朝向預先設定的目標位置 搬運的任意的機械裝置。另外，本發明中的物品搬運系統1的搬運裝置2也可以代替上述的實施方式中示例的真空吸附式的手RH，而具備電磁吸附式或伺服驅動式的手RH。另外，上述的實施方式記載的物品搬運系統1的各裝置的結構及功能等只不過是一個例子而已，為了達到本發明的效果而能夠採用各種結構及功能等。而且，上述的實施方式記載的被搬運物W1及對象物W2的尺寸及形狀等只不過是一個例子而已，能夠採用具有各種尺寸及形狀等的被搬運物W1及對象物W2。