机器人、机器人控制装置以及机器人系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种机器人、机器人控制装置以及机器人系统。机器人具备臂，该臂能够安装工具，并能够使上述工具移动到可通过拍摄部拍摄上述工具的位置，上述臂使用基于第一状态和第二状态而设定的上述参照点相对于上述臂的偏移来控制，上述第一状态中能够通过上述拍摄部拍摄安装于上述臂的工具的参照点位于图像的基准点的第一图像，上述第二状态中能够通过上述拍摄部拍摄使上述工具在上述参照点位于上述基准点的状态下以通过上述参照点的位置的旋转轴为中心地旋转而得的图像亦即第二图像，上述臂在从上述第一状态向上述第二状态的迁移的过程中，基于通过上述拍摄部进行拍摄且上述基准点未位于上述参照点的第三图像来进行控制。
【专利说明】
机裔人、机裔人丨￡制装置以及机裔人系统
技术领域
[0001]本发明涉及机器人、机器人控制装置以及机器人系统。
【背景技术】
[0002]以往，在使用安装于臂的工具对工件进行处理之前，进行设定工具相对于臂的偏移的处理。在专利文献I中公开了基于改变臂的姿势多次执行使安装于臂的工具对位到实际空间的基准点的操作而得的结果，导出工具相对于臂的偏移的方法。
[0003]专利文献I:日本特开平8-85083号公报
[0004]根据专利文献I所记载的技术，需要通过操作人员以用工具触碰基准点的方式操作臂来提示基准点的位置。但是，虽通过目视观察来确定臂触碰还是未触碰基准点的边界的状态，但准确地操作臂并不容易。即在专利文献I所记载的技术中，存在准确地示教基准点的位置不容易这样的问题。而且，存在虽准确地示教基准点的位置但若要设定工具的偏移，则设定所需要的所需时间拖长这样的问题，设定对象的机器人越增加，该问题越严重。
【发明内容】
[0005]用于解决上述课题的至少一个的第一机器人具备臂，该臂能够安装工具，并能够使上述工具移动到可通过拍摄部拍摄上述工具的位置，上述臂使用基于第一状态和第二状态而设定的上述参照点相对于上述臂的偏移来控制，上述第一状态中能够通过上述拍摄部拍摄安装于上述臂的工具的参照点位于图像的基准点的第一图像，上述第二状态中能够通过上述拍摄部拍摄使上述工具在上述第一状态下以通过上述参照点的位置的旋转轴为中心地旋转而得的图像亦即第二图像，在从上述第一状态向上述第二状态的迀移的过程中，基于通过上述拍摄部拍摄且上述参照点未位于上述基准点的第三图像来进行控制。
[0006]另外用于实现上述目的第二机器人具备臂，该臂安装拍摄部，并能够在作业空间内移动，上述臂使用基于第一状态和第二状态而设定的上述拍摄部相对于上述臂的偏移来控制，上述第一状态中能够通过上述拍摄部拍摄上述作业空间内的参照点位于由上述拍摄部拍摄到的图像的基准点的第一图像，上述第二状态中能够通过上述拍摄部拍摄使上述拍摄部在上述第一状态下以通过上述参照点的位置的旋转轴为中心地旋转而得的图像亦即第二图像，上述臂在从上述第一状态向上述第二状态的迀移的过程中，基于通过上述拍摄部拍摄且上述参照点未位于上述基准点的第三图像来被控制。
[0007]根据上述发明，由于基于由拍摄部拍摄到的图像，来自动地设定工具或者拍摄部相对于臂的偏移，所以偏移的设定很容易。在这里参照点是被固定于工具或者实际空间的点，只要是能够进行图像识别的点即可。另外图像内的基准点也可以是在图像坐标系中预先确定的点。
[0008]应予说明，技术方案所记载的各单元的功能通过由结构本身确定功能的硬件资源、通过程序确定功能的硬件资源、或者它们的组合来实现。另外，这些各单元的功能并不限于通过各自在物理上相互独立的硬件资源来实现。
【附图说明】
[0009]图1A是本发明的实施方式所涉及的示意性立体图。图1B是本发明的实施方式所涉及的框图。
[0010]图2是本发明的实施方式所涉及的俯视图。
[0011]图3A是本发明的实施方式所涉及的示意性立体图，图3B是本发明的实施方式所涉及的俯视图，图3C是本发明的实施方式所涉及的说明图。
[0012]图4是本发明的实施方式所涉及的流程图。
[0013]图5A、图5B以及图5C是表示本发明的实施方式所涉及的图像的俯视图，图5D是本发明的实施方式所涉及的坐标图。
[0014]图6A是本发明的实施方式所涉及的说明图，图6B是本发明的实施方式所涉及的坐标图。
[0015]图7是本发明的实施方式所涉及的示意性立体图。
【具体实施方式】
[0016]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在各图中对于对应的构成部件标注相同的附图标记，省略重复的说明。
[0017]1.概要
[0018]作为本发明的第一实施例的机器人系统如图1所示，具备机器人1、拍摄部2、以及作为机器人控制装置的PC(Personal Computer:个人电脑)3。
[0019]机器人I是臂具备6个旋转轴部件121、122、123、124、125、126的6轴机器人。将安装用于操作工件的各种工具的旋转轴部件126的前端的中心称为工具中心点(TCP) ^CP的位置和姿势成为各种工具的位置和姿势的基准。控制机器人I时所使用的机器人I的坐标系是分别由水平的X轴和y轴、以及将铅垂向下作为正方向的z轴确定的三维的正交坐标系。以下，将这样的机器人I的坐标系也称为机器人坐标系。而且用u表示绕z轴的旋转，用V表示绕y轴的旋转，用w表示绕X轴的旋转。机器人坐标系的长度的单位是毫米，角度的单位是度。
[0020]拍摄部2是用于识别与z轴垂直的基准平面内的工件的大小、形状以及位置的照相机。将透镜201的光轴的远离透镜201的方向A称为拍摄方向。拍摄部2的坐标系是从拍摄部2输出的图像的坐标系，由将图像的水平向右作为正方向的B轴、和将图像的垂直向下作为正方向的C轴来确定。以下，将从拍摄部2输出的图像的坐标系也称为图像坐标系。拍摄部2的坐标系的长度的单位是像素，角度的单位是度。以通过拍摄部2拍摄的图像的重心与光学系统的中心对应的方式来确定区域图像传感器20 2与透镜201的位置关系。即透镜201的光轴上的点在图像的重心上成像。拍摄部2的坐标系是根据透镜201的光学特性(焦距、形变等)、区域图像传感器202的像素数以及大小，对与透镜201的光轴垂直的实际空间内的平面的坐标系进行了非线性转换后的二维的正交坐标系。因此，为了基于拍摄部2所输出的图像来识别基准平面内的工件的大小、形状或者位置，并基于识别结果来控制机器人I，需要进行将图像坐标系与机器人坐标系建立关系的处理，即校正。
[0021]PC3与机器人I和拍摄部2连接。PC3中安装有用于对机器人坐标系和图像坐标系进行校正的校正程序和用于设定工具的偏移的工具组装程序。
[0022]根据以下说明的本发明的实施例，使用未进行校正的状态下的机器人视觉(通过拍摄部2拍摄的图像)，自动地导出并设定安装于臂11的工具的偏移，所以能够在短时间内容易地进行向机器人I安装并使用未知的工具之前的设定操作。
[0023]2.结构
[0024]如图1A中简化地表示那样，机器人I具备由第一臂111、第二臂112、第三臂113、第四臂114以及第五臂115构成的臂11、和基座110。基座110支承第一臂111的旋转轴部件121。第一臂111以旋转轴部件121的中心轴为中心与旋转轴部件121—起相对于基座110旋转。第一臂111支承第二臂112的旋转轴部件122。第二臂112以旋转轴部件122的中心轴为中心与旋转轴部件122—起相对于第一臂111旋转。第二臂112支承第三臂113的旋转轴部件123。第三臂113以旋转轴部件123的中心轴为中心与旋转轴部件123—起相对于第二臂112旋转。第三臂113支承第四臂114的旋转轴部件124。第四臂114以旋转轴部件124的中心轴为中心与旋转轴部件124—起相对于第三臂113旋转。第四臂114支承第五臂115的旋转轴部件125。第五臂115以旋转轴部件125的中心轴为中心与旋转轴部件125—起相对于第四臂114旋转。第五臂115支承安装工具的旋转轴部件126。
[0025]在相当于臂11的前端的旋转轴部件126设置有在图2中示出了工具的安装面的工具卡盘1261。在工具卡盘1261安装用于操作工件的各种工具。如图2所示，工具卡盘1261的安装面被4等分，并向其中央部插入工具的棒状的安装部。工具卡盘1261的安装面的中心相当于TCP。在工具被准确地安装于工具卡盘1261的状态下，工具的安装部的中心轴与旋转轴部件126的旋转轴一致。
[0026]在本实施例中，将图3A所示的工具T安装于工具卡盘1261，导出工具T相对于TCP的偏移。将工具T的前端作为求相对于T C P的偏移的参照点。在固定于T C P的坐标系中设定偏移。即，原点与TCP对应，具有与旋转轴部件126的旋转轴平行的I个轴和与这I个轴正交的2个轴，在与旋转轴部件126—起旋转的坐标系中，将工具的参照点的坐标设定为工具的偏移。
[0027]将工具的棒状的安装部插入工具卡盘1261预先确定的深度很容易。因此在本实施例中，对于与旋转轴部件126的旋转轴平行的I个轴的偏移分量设定预先确定的值，对于另夕卜2个轴的偏移分量，通过后述的工具组装处理来导出并设定。
[0028]为了图像识别参照点，在本实施例中，如图3B所示具有同心圆的形式，将粘贴于工具T的前端的密封件作为标记M来使用。标记M以其中心MC与参照点一致的方式粘贴于工具T的前端。此外，标记的形式只要是能够通过图像识别确定参照点的位置的形式即可，另外，在工具T的参照点本身具有能够通过图像识别来检测的形式的情况下，无需使用表示参照点的标记。
[0029]如图1B所示，机器人I具备驱动旋转轴部件121的马达131、驱动旋转轴部件122的马达132、驱动旋转轴部件123的马达133、驱动旋转轴部件124的马达134、驱动旋转轴部件125的马达135、驱动旋转轴部件126的马达136、以及控制马达131?136的控制部14。马达131?136是臂111?115的构成部件。马达131?136是进行反馈控制以便目标值与当前值的差分为零的伺服马达。控制部14从PC3获取表示TCP的位置和姿势的目标值，并基于表示TCP的位置和姿势的目标值导出马达131?136的目标值。
[0030]拍摄部2是具备透镜201、区域图像传感器202、未图示的AD转换器等的数字拍摄部。如图1A所示，拍摄部2以能够铅垂向上拍摄的方式设置于载置工件的作业台9上的规定位置。此外，本实施例的机器人视觉是将预先确定为与z轴垂直的基准平面作为对象的二维的机器人视觉。因此，优选透镜201使用景深浅(焦距短)且F值小的单焦点透镜。
[0031]PC3是具备未图示的处理器、由DRAM构成的未图示的主存储器、未图示的输入输出机构、由非易失性存储器构成的未图示的外部存储器、显示器、作为指示受理部30发挥作用的键盘等的计算机。PC3通过处理器执行存储于外部存储器的工具组装程序，从而作为指示受理部30、图像获取部31、目标值导出部32、输出部33、偏移设定部35发挥作用。目标值导出部32以及输出部33的功能与臂控制部的功能相当。
[0032]图像获取部31对拍摄部2指示拍摄，并从拍摄部2获取根据指示所拍摄到的图像。
[0033]目标值导出部32保持有用于图像识别标记M的模板。该模板用于对从拍摄部2获取的图像进行解析并在拍摄部2的坐标系中检测参照点的坐标。目标值导出部32基于拍摄部2拍摄到的图像导出用于使臂11变化成预先确定出的状态的目标值。具体而言，目标值导出部32导出用于成为参照点位于图像的重心的第一状态的目标值、和用于从第一状态成为TCP以参照点为中心地旋转的第二状态的目标值。
[0034]输出部33通过将由目标值导出部32导出的目标值输出至机器人I的控制部14，来使拍摄部2和工具T的位置关系变化为第一状态以及第二状态。
[0035]3.工具组装处理
[0036]以下，参照图4对用于导出并设定相对于TCP的标记中心MC的位置，即偏移的工具组装处理进行说明。
[0037]工具组装通过操作人员将工具组装开始指示输入至PC3而启动，在此之后，不会要求操作人员任何操作、或者通过简单的操作完成。在输入工具组装开始指示之前要求操作人员的是将工具T准确地安装于工具卡盘1261、通过手动进给操作将TCP移动到可通过拍摄部2拍摄标记M的位置、以及对与旋转轴部件126的旋转轴平行的I个轴的方向设定工具T相对于TCP的偏移分量。
[0038]若指示受理部30根据操作人员的输入获取工具组装开始指示(步骤S71)，则PC3使TCP移动以使标记中心MC位于由拍摄部2拍摄的图像的重心(步骤S72)。具体而言，如下所示。若输入工具组装开始指示，则图像获取部31对拍摄部2指示拍摄并从拍摄部2获取图像数据(I)。接着，目标值导出部32根据获取到的图像数据⑴在拍摄部2的坐标系中检测标记中心MC的位置。在标记中心MC的检测中使用预先准备的标记M的模板。接着，目标值导出部32在使TCP分别向X轴方向和y轴方向平移了预先确定的距离的状态下对拍摄部2指示拍摄，并从拍摄部2获取图像数据(2)。接着，目标值导出部32根据获取到的图像数据(2)在拍摄部2的坐标系中检测标记中心MC的位置。接着，目标值导出部32基于拍摄图像数据(I)的时刻的TCP的机器人坐标系的坐标、从图像数据(I)中检测出的标记中心MC的拍摄部2的坐标系的坐标、拍摄图像数据(2)的时刻的TCP的机器人坐标系的坐标、以及从图像数据(2)中检测出的标记中心MC的拍摄部2的坐标系的坐标，导出将图像坐标系中的对象的位移转换为机器人坐标系中的对象的位移的坐标变换矩阵。接着，目标值导出部32导出从根据图像数据
(2)检测出的标记中心MC到图像的重心的位移，并使用坐标变换矩阵将导出的位移转换为机器人坐标系的X轴方向和y轴方向的位移，从而导出用于使标记中心MC对位到由拍摄部2拍摄的图像的重心的TCP的目标值。接着，输出部33通过将导出的目标值输出至控制部14来移动臂11。其结果，TCP分别在X轴方向和y轴方向上平移，拍摄部2、TCP以及标记中心MC的位置关系成为第一状态，如图5A所示标记中心MC位于由拍摄部2拍摄的图像(第一图像)的重心。由拍摄部2拍摄的图像的重心为对图像坐标系和机器人坐标系建立对应关系的基准点。而且在标记中心MC位于图像的重心的状态下，标记中心MC成为与基准点对应的作业空间内的点。
[0039]若成为标记中心MC位于由拍摄部2拍摄的图像的重心的第一状态，则PC3以TCP在图像坐标系中以图像的重心为中心地旋转的方式使臂11的姿势变化(步骤S73)。即，在表示参照点的标记中心MC位于作为基准点的图像的重心的状态下，使工具T以通过标记中心MC所表示的位置的旋转轴为中心地旋转。具体而言如下所示。
[0040]目标值导出部32使用在步骤S72中导出的坐标变换矩阵导出机器人坐标系中的标记中心MC的X坐标以及y坐标。在这里由于标记中心MC位于图像的重心，所以若使用坐标变换矩阵将图像的重心的坐标转换为机器人坐标系，则导出机器人坐标系中的标记中心MC的X坐标以及y坐标。接着，目标值导出部32导出用于在将旋转轴部件126的旋转轴维持与z轴平行的状态下，使旋转轴部件126旋转预先确定的角度(例如30度)的目标值。在使工具T以TCP为中心地旋转的情况下，存在标记中心MC从图像的重心向图像外移动的可能性。因此，在旋转后标记中心MC位于图像内的范围内预先确定使旋转轴部件126旋转的角度。接着，输出部33通过将导出的目标值输出至控制部14来使旋转轴部件126(最接近工具T的旋转轴)旋转。若像这样使旋转轴部件126旋转，则成为工具T绕通过TCP并与z轴平行的旋转轴旋转的第三状态。
[0041]接下来，图像获取部31对拍摄部2指示拍摄。其结果，在工具T以TCP为中心地旋转的第三状态下，目标值导出部32获取图像(第三图像)。在该第三图像中，如图5B所示，标记中心MC远离图像的重心。接下来，目标值导出部32基于第三图像导出用于使标记中心MC再次移动到由拍摄部2拍摄的图像的重心的目标值。
[0042]接着，输出部33通过将基于第三图像导出的目标值输出至控制部14来移动臂11。此时，通过旋转轴部件121、122、123、124、125、126中的任意2个以上旋转，使得TCP向与z轴垂直的方向移动。其结果，TCP从第一状态起以标记中心MC为中心地旋转了预先确定的角度，拍摄部2、TCP以及标记中心MC的位置关系从第一状态经由第三状态迀移至第二状态。在第二状态下，如图5D所示标记中心MC位于由拍摄部2拍摄的图像的重心。即在从第一状态向第二状态的迀移的过程中，在图像坐标系中，如图5A至图5C所示TCP以图像的重心为中心地旋转。此外，在从第三状态向第二状态的迀移的过程中，也可以拍摄多个图像，并基于拍摄到的多个图像，进行反馈控制以便标记中心MC位于图像的重心。由此，即使在未准确地进行拍摄部2的坐标系和机器人I的坐标系的校正的状态下，也能够成为使图像的重心高精度地对位到标记中心MC的第二状态。例如PC3导出目标值并使TCP移动以便使标记中心MC移动到由拍摄部2拍摄的图像的重心。接着，PC3从拍摄部2获取图像并导出图像的重心与标记中心MC的距离，并判定图像的重心与标记中心MC的距离是否小于预先确定的阈值。若图像的重心与标记中心MC的距离不小于预先确定的阈值，则PC3反复导出目标值并使TCP移动以便使标记中心MC移动到图像的重心，直到图像的重心与标记中心MC的距离小于预先确定的阈值，从而准确地迀移至第二状态。
[0043 ]由于图像的重心与透镜20 2的光轴对应，所以透镜20 2的形变比远离图像的重心的位置少。因此，如本实施例所示，即使在未准确地校正机器人坐标系与图像坐标系的状态下，在作为TCP的在图像坐标系中的旋转中心的基准点与图像的重心的关系中形变较少。但是，在本实施例中，由于只要能够使TCP以基准点为中心地旋转即可，所以即使在基准点与图像上的特定点的关系中有形变，只要不移动特定点，也不会成为问题。因此，与使TCP旋转的基准点对应的点也可以不是图像的重心。
[0044]若使TCP在图像坐标系中以图像的重心为中心地旋转，则PC3基于执行步骤S72后的TCP的位置和步骤S73的TCP的位置导出并设定标记中心MC相对于TCP的偏移(S74)。在这里，参照图5D在机器人坐标系中对第一状态和第二状态进行说明。首先能够通过拍摄部2拍摄图5A所示的第一图像的状态是第一状态，通过使臂11的姿势变化以便TCP以图像的重心为中心地旋转从而能够通过拍摄部2拍摄图5C所示的第二图像的状态是第二状态。此外，为了导出偏移需要在机器人坐标系中确定用于能够通过拍摄部2拍摄如图5A所示的第一图像的第一状态的TCP的位置、和用于成为能够通过拍摄部2拍摄如图5C所示的第二图像的第二状态的TCP的位置，但也不是必须拍摄第一图像以及第二图像。在从第一状态向第二状态迀移的过程中，TCP不向z方向移动而是以标记中心MC为中心地旋转。在该过程中，TCP描绘以标记中心MC为中心的圆弧的轨迹。该圆弧的半径与从TCP到标记中心MC的距离相等，圆弧的中心角与使TCP从第一状态旋转到第二状态的角度相等。因此，偏移设定部35对于第一状态和第二状态，用标记中心MC的X、y坐标、圆弧的中心角Θ、以及圆弧的半径r表示TCP的x、y坐标，并解联立方程式，在机器人坐标系中导出标记中心MC的X坐标以及y坐标。第一状态、第二状态的TCP的X坐标以及y坐标是已知的，机器人坐标系与固定于旋转轴部件126的坐标系(固定于TCP的坐标系)的对应关系也是已知的。因此，偏移设定部35基于第一状态、第二状态中任意一方的TCP的X坐标以及y坐标和标记中心MC的X坐标以及y坐标，对与旋转轴部件126的旋转轴垂直的2个轴的方向导出并设定工具T相对于TCP的偏移分量。
[0045]然而，在本实施例中，以拍摄部2的拍摄方向A与机器人坐标系的z轴平行为前提，但即使如图6A所示，拍摄部2的拍摄方向A与机器人坐标系的z轴非平行，也能够没有问题地导出工具T的偏移。即，从第一状态向第二状态迀移的过程中的TCP的旋转轴与拍摄部2的拍摄方向A平行或非平行都可以。原因是，从第一状态到第二状态，TCP不是绕与拍摄方向A平行的轴而是绕与z轴平行的轴旋转，在步骤S74中导出偏移时无需使用TCP的图像坐标，通过解机器人坐标系的方程式能够导出偏移。即，因为即使如图6A所示拍摄部2的拍摄方向A与机器人坐标系的z轴非平行，如图6B所示，机器人坐标系中的TCP与标记中心MC的关系也不会变为拍摄部2的拍摄方向A与机器人坐标系的z轴平行的情况。因此，在从第一状态向第二状态迀移的过程中，TCP旋转的旋转轴也可以不与z轴平行，也可以不与拍摄方向A平行。例如在使工具T从第一状态开始旋转时，也可以通过使旋转轴部件126以外的不与z轴平行的旋转轴部件之一旋转，并使旋转轴与旋转的旋转轴部件平行的其它两个旋转轴旋转，使工具T平移以便标记中心MC移动到图像的重心。
[0046]在以上说明的工具组装处理中，只要通过手动进给操作将TCP移动到能够通过拍摄部2拍摄标记M的位置，就能够对除了与旋转轴部件126的旋转轴平行的I个轴以外的剩余的2个轴的分量自动地导出并设定工具T相对于TCP的偏移。因此，能够容易地且在短时间内执行机器人I的偏移的设定。而且，在使工具T以作为与图像内的基准点对应的实际空间的参照点的标记中心MC为中心地旋转时，即使基准点与实际空间的哪一点对应是未知的，只要基于由拍摄部2拍摄的图像控制臂11，就能够使工具T以作为实际空间的I个点的参照点为中心地旋转。即，即使在未校正拍摄部2的坐标系与机器人I的坐标系的状态下，也能够自动地设定相对于臂11的TCP的工具T的偏移。
[0047]4.拍摄部的偏移设定
[0048]以上说明的工具偏移处理为了在将拍摄部2安装于臂11的状态下使用机器人1，能够应用于导出并设定拍摄部2相对于臂11的偏移的作业。以下，对导出并设定如图7所示安装于第五臂115的拍摄部2的偏移的方法进行说明。在这里，拍摄部2以其拍摄方向A与旋转轴部件126的旋转轴平行的方式通过长螺栓等固定于第五臂115。而且，将预先确定为与z轴垂直的基准平面作为机器人视觉的对象。即，在拍摄部2的拍摄方向A与z轴垂直的状态下执行使用了从拍摄部2输出的图像的机器人I的控制。在这样的前提下，拍摄部2的偏移被设定为具有与第五臂115的旋转轴平行的I个轴和与这I个轴正交的2个轴，并与第五臂115的旋转轴一起旋转的坐标系的坐标。更为详细而言，作为拍摄部2的偏移导出用与第五臂115的旋转轴正交的2个轴的坐标表示透镜202的光轴的位置的值。
[0049]在导出并设定像这样的拍摄部2的偏移时，需要使拍摄部2以固定于基准平面的参照点为中心在xy平面上旋转。因此，将作业台9的上表面假定为基准平面，并将标记11粘贴于作业台9的上表面，将标记M的中心MC作为参照点来使用。于是，若将通过固定于第五臂115的拍摄部2拍摄的作业台9上粘贴的标记M的中心MC视为通过固定于作业台9的拍摄部2拍摄的工具T上粘贴的标记M的中心MC，则能够按照与上述的工具偏移处理完全相同的顺序导出并拍摄部2设定相对于臂11的偏移。而且，在使拍摄部2以与图像内的基准点对应的实际空间的参照点为中心地旋转时，即使基准点与实际空间的哪一点对应是未知的，只要基于由拍摄部2拍摄的图像来控制臂11，就能够使拍摄部2以作为实际空间中的I个点的参照点为中心地旋转。即，即使在未校正拍摄部2的坐标系和机器人I的坐标系的状态下，也能够自动地设定拍摄部2相对于臂11的偏移。
[0050]参照图4对导出并设定拍摄部2的偏移的顺序进行说明。操作人员在将工具组装开始指示输入至PC3之前，将拍摄部2正确地安装于第五臂115，并将标记M粘贴于作业台，通过手动进给操作将TCP移动到能够通过拍摄部2拍摄标记M的位置。
[0051 ]若指示受理部30根据操作人员的输入获取工具组装开始指示(步骤S71)，则PC3使TCP移动以便标记中心MC位于通过拍摄部2拍摄的图像的重心而成为第一状态(步骤S72)。在这里，TCP的位置与旋转轴部件126的旋转没有关系，由TCP的位置、拍摄部2的位置、以及旋转轴部件121?125的旋转角度来决定。即，拍摄部2、第五臂115以及TCP的位置关系相互固定。因此，在导出工具T的偏移时执行的步骤S72的处理与在导出拍摄部2的偏移时执行的步骤S72的处理相同。
[0052]若成为标记中心MC位于由拍摄部2拍摄的图像的重心的第一状态，则PC3使臂11的姿势变化以便TCP在图像坐标系中以图像的重心为中心地旋转而成为第二状态(步骤S73)。在这里，拍摄部2、第五臂115以及TCP的位置关系也相互固定。因此，在导出工具T的偏移时执行的步骤S73的处理与在导出拍摄部2的偏移时执行的步骤S73的处理相同。即在从第一状态向第二状态迀移的过程中，图像获取部31从拍摄部2获取标记中心MC远离图像的重心的第三图像，目标值导出部32基于第三图像导出用于成为第二状态的目标值。
[0053]若使TCP在图像坐标系中以图像的重心为中心地旋转而成为第二状态，则PC3基于执行步骤S72后的TCP的位置和步骤S73的TCP的位置导出并设定拍摄部2相对于第五臂115的偏移(S74)。在这里，拍摄部2、第五臂115以及TCP的位置关系也相互固定。因此，在导出工具T的偏移时执行的步骤S74的处理与在导出拍摄部2的偏移时执行的步骤S74的处理相同。
[0054]此外，以拍摄部2的拍摄方向A与机器人坐标系的z轴平行为前提，导出拍摄部2的偏移，但如已经叙述的那样，即使拍摄部2的拍摄方向A与机器人坐标系的z轴非平行，也能够没有问题地导出拍摄部2的偏移。
[0055]5.其它实施方式
[0056]另外，本发明的技术范围当然并不限于上述的实施例，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变更。例如本发明也能够适用于6轴以外的垂直多关节机器人，也能够适用于臂的旋转轴全部平行的SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm:选择顺应性装配机械手臂)型机器人。
[0057]附图标记说明
[0058]131?136…马达，111?115...臂，I…机器人，2…拍摄部，3…PC，9…作业台，14...控制部，31...图像获取部，32...目标值导出部，33...输出部，34...校正部，35...偏移设定部，110…基座，111…第一臂，112…第二臂，113…第三臂，114…第四臂，115…第五臂，121?126…旋转轴部件，131?136...马达，201…透镜，202…区域图像传感器，126l...工具卡盘，M…标记。
【主权项】
1.一种机器人，其特征在于， 具备臂，该臂能够安装工具，并能够使上述工具移动到可通过拍摄部拍摄上述工具的位置， 上述臂使用基于第一状态和第二状态而设定的上述参照点相对于上述臂的偏移来控制，上述第一状态中能够通过上述拍摄部拍摄安装于上述臂的工具的参照点位于图像的基准点的第一图像，上述第二状态中能够通过上述拍摄部拍摄使上述工具在上述第一状态下以通过上述参照点的位置的旋转轴为中心地旋转而得的图像亦即第二图像， 上述臂在从上述第一状态向上述第二状态的迀移的过程中，基于通过上述拍摄部拍摄且上述参照点未位于上述基准点的第三图像来被控制。2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于， 上述臂具有多个旋转轴，并通过上述多个旋转轴中的任意一个进行旋转而从上述第一状态迀移到能够通过上述拍摄部拍摄上述第三图像的第三状态。3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于， 上述臂通过上述多个旋转轴中最接近上述工具的旋转轴旋转而从上述第一状态迀移到上述第三状态。4.根据权利要求1?3中任一项所述的机器人，其特征在于， 上述臂基于由上述拍摄部拍摄到的多个图像，以从上述第三状态向上述第二状态迀移的方式被反馈控制。5.根据权利要求1?4中任一项所述的机器人，其特征在于， 上述旋转轴与上述拍摄部的拍摄方向平行。6.根据权利要求1?4中任一项所述的机器人，其特征在于， 上述旋转轴与上述拍摄部的拍摄方向非平行。7.—种机器人，其特征在于， 具备臂，该臂安装拍摄部，并能够在作业空间内移动， 上述臂使用基于第一状态和第二状态而设定的上述拍摄部相对于上述臂的偏移来控制，上述第一状态中能够通过上述拍摄部拍摄上述作业空间内的参照点位于由上述拍摄部拍摄到的图像的基准点的第一图像，上述第二状态中能够通过上述拍摄部拍摄使上述拍摄部在上述第一状态下以通过上述参照点的位置的旋转轴为中心地旋转而得的图像亦即第二图像， 上述臂在从上述第一状态向上述第二状态的迀移的过程中，基于通过上述拍摄部拍摄且上述参照点未位于上述基准点的第三图像来被控制。8.根据权利要求1?6中任一项所述的机器人，其特征在于， 上述机器人是选择顺应性装配机器手臂型。9.一种机器人系统，其特征在于，具备: 拍摄部； 臂，其能够在可被上述拍摄部拍摄的作业空间内移动； 偏移设定部，其基于能够通过上述拍摄部拍摄安装于上述臂的工具的参照点位于由上述拍摄部拍摄到的图像的基准点的第一图像的第一状态，以及能够通过上述拍摄部拍摄使上述工具在上述参照点位于上述基准点的状态下以通过上述参照点的位置的旋转轴为中心地旋转而得的图像亦即第二图像的第二状态，来设定上述参照点相对于上述臂的偏移；以及 臂控制部，在从上述第一状态向上述第二状态的迀移的过程中，其基于通过上述拍摄部拍摄且上述参照点未位于上述基准点的第三图像来控制安装有上述工具的上述臂，若上述偏移被设定，则使用上述偏移来控制。10.一种机器人系统，其特征在于，具备: 臂，其能够在作业空间内移动； 拍摄部，其安装于上述臂； 偏移设定部，其基于能够通过上述拍摄部拍摄上述作业空间内的参照点位于由上述拍摄部拍摄到的图像的基准点的第一图像的第一状态，以及能够通过上述拍摄部拍摄使上述拍摄部在上述参照点位于上述基准点的状态下以通过上述参照点的位置的旋转轴为中心地旋转而得的图像亦即第二图像的第二状态，来设定上述拍摄部相对于上述臂的偏移；以及 臂控制部，在从上述第一状态向上述第二状态的迀移的过程中，其基于通过上述拍摄部拍摄且上述参照点未位于上述基准点的第三图像来控制安装有上述拍摄部的上述臂，若上述偏移被设定，则使用上述偏移来控制。11.一种机器人控制装置，其特征在于， 是控制具备能够在可被拍摄部拍摄的作业空间内移动的臂的机器人的机器人控制装置，具备: 偏移设定部，其基于通过上述拍摄部能够拍摄安装于上述臂的工具的参照点位于由上述拍摄部拍摄到的图像的基准点的第一图像的第一状态，以及能够通过上述拍摄部拍摄使上述工具在上述参照点位于上述基准点的状态下以通过上述参照点的位置的旋转轴为中心地旋转而得的图像亦即第二图像的第二状态，来设定上述参照点相对于上述臂的偏移；以及 臂控制部，在从上述第一状态向上述第二状态的迀移的过程中，其基于通过上述拍摄部拍摄且上述参照点未位于上述基准点的第三图像来控制安装有上述工具的上述臂，若上述偏移被设定，则使用上述偏移来控制。12.一种机器人控制装置，其特征在于， 是控制具备安装有拍摄部并能够在作业空间内移动的臂的机器人的机器人控制装置，具备: 偏移设定部，其基于能够通过上述拍摄部拍摄上述作业空间内的参照点位于由上述拍摄部拍摄到的图像的基准点的第一图像的第一状态，以及能够通过上述拍摄部拍摄使上述拍摄部在上述参照点位于上述基准点的状态下以通过上述参照点的位置的旋转轴为中心地旋转而得的图像亦即第二图像的第二状态，来设定上述拍摄部相对于上述臂的偏移；以及 臂控制部，在从上述第一状态向上述第二状态的迀移的过程中，其基于通过上述拍摄部拍摄且上述参照点未位于上述基准点的第三图像来控制安装有上述拍摄部的上述臂，若上述偏移被设定，则使用上述偏移来控制。
【文档编号】B25J19/04GK106003020SQ201610172985
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】山口如洋, 安田光, 安田光一, 松浦健治
【申请人】精工爱普生株式会社