机器人系统及作业设备的制作方法
【专利摘要】使用传感器的检测信息通过机器人更好地进行作业。机器人系统(1)包括多个作业设备(100)和中央图像处理装置(200)。各作业设备(100)包括：设置成进行包括将螺栓(2)螺接到螺栓孔(3)中的动作的螺栓紧固作业的机器人(110)；机器人控制器(120)；以及摄像机(130)。中央图像处理装置(100)接收通过各作业设备(100)的摄像机(130)生成的图像信息。然后，基于存储在算法存储部(203a)中的处理算法对所接收到的图像信息进行图像分析。然后，将所接收到的图像信息中包括的螺栓孔(3)的位置信息发送到相对应的作业设备(100)的机器人控制器(120)。机器人控制器(120)基于从中央图像处理装置(100)发送的螺栓孔(3)的位置信息，控制机器人(110)的动作。
【专利说明】机器人系统及作业设备
【技术领域】
[0001]本公开涉及机器人系统及作业设备。
【背景技术】
[0002]专利文献I公开了配置成控制具有机器人手的机器人并执行拾取作业的拾取系统。作为作业设备，该拾取系统包括机器人、摄像机、图像处理装置、控制装置等。图像处理装置使用通过摄像机拍摄到的工件的图像数据来求出工件的位置信息。控制装置使用通过图像处理装置求出的工件的位置信息来控制机器人并执行拾取作业。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2010 - 240785号公报
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的问题
[0007]根据现有技术，在通过机器人进行作业的现场，设置用作传感器的摄像机、以及用作配置成对作为该摄像机的检测信息的图像数据进行分析的信息处理装置的图像处理装置，用作机器人控制器的控制装置基于来自图像处理装置的图像数据的分析信息，控制机器人的动作。通过这种设置，能够通过机器人准确和可靠地执行作业。然而，产生信息处理装置通常很昂贵、并且对处理内容进行示教(编程)需要相对大量的劳力的问题。
[0008]本发明是鉴于上述的问题而做出的，因此本发明的目的是提供使用传感器的检测信息通过机器人能够更好地进行作业的机器人系统及作业设备。
[0009]用于解决问题的手段
[0010]为了实现上述的目的，根据本发明的一个方面，提供一种机器人系统，包括:一个或多个作业设备，所述一个或多个作业设备包括配置成进行预定作业的机器人、配置成控制所述机器人的动作的机器人控制器、以及相对应地设置在所述机器人上的传感器；以及中央信息处理装置，所述中央信息处理装置与所述一个或多个作业设备中的每个作业设备以能够数据通信的方式连接，所述中央信息处理装置包括:信息接收部，所述信息接收部配置成接收每个所述作业设备的所述传感器的检测信息；算法存储部，所述算法存储部配置成存储针对每个所述作业设备中的所述检测信息的处理算法；信息分析部，所述信息分析部配置成基于存储在所述算法存储部中的所述处理算法，对所述信息接收部接收到的所述检测信息进行分析；以及分析信息输出部，所述分析信息输出部配置成将通过所述信息分析部进行分析的所述检测信息的分析信息输出到相对应的所述作业设备的所述机器人控制器，所述机器人控制器配置成基于从所述分析信息输出部输出的所述分析信息，控制所述机器人的动作。
[0011]发明效果
[0012]根据本发明，能够使用传感器的检测信息通过机器人更好地进行作业。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是示意性示出一实施方式中的机器人系统的总体结构的系统构成图。
[0014]图2是示出中央图像处理装置的另一例的说明图。
[0015]图3是示意性示出一个现场的作业设备的结构的示意图。
[0016]图4是示出一个现场的机器人控制器及摄像机以及中央图像处理装置的功能构成的功能框图。
[0017]图5是示出在一个现场的机器人控制器以及摄像机与中央图像处理装置之间执行的控制步骤的时序图。
【具体实施方式】
[0018]现在将参照附图对实施方式进行说明。
[0019]如图1所示，本实施方式中的机器人系统I包括:分别设置在包括例如生产线的工厂等多个现场(在图1中记载为“现场A” “现场B” “现场C” “现场D” “现场E”…)中的多个作业设备100(图1中未示出；参照下述的图3);以及中央图像处理装置200 (中央信息处理装置)。中央图像处理装置200是多个现场的作业设备100共用(共享)的图像处理装置。该中央图像处理装置200配置为通过网络云NWl (网络)连接的一个或多个计算机和存储装置的集合体，并且与多个作业设备100的各作业设备以能够数据通信的方式连接。注意到，如图2所示，作为中央图像处理装置200，可以使用经由适当的网络NW2与各作业设备100连接的单一的计算机。在该情况下，中央图像处理装置200被安装在例如机器人系统I的管理公司的办公楼等中。
[0020]如图3所示，在一个现场中，作为作业设备100，设置有机器人110、机器人控制器120、包括透镜131的摄像机130 (图像传感器、传感器)、以及界面装置140 (以下，简记为“IF装置140”)。要注意到，虽然在图3中仅示出了一个现场，但对于其他的现场也与其相同。各现场的机器人控制器120和上述的中央图像处理装置200经由上述的网络云NWl以能够数据通信的方式相互连接。
[0021]作为预定的作业，机器人110执行螺栓紧固作业，该螺栓紧固作业例如包括将螺栓2螺接到通过输送装置(图未示)搬运并设置于预定位置的工件W上设置的螺栓孔3(作业目标)中的动作。该机器人110包括臂部111、以及分别构成用于驱动该臂部111的伺服马达的致动器Acl、Ac2、Ac3、Ac4、Ac5、Ac6。在臂部111的前端侧附接有用于将螺栓2螺接到螺栓孔3中的工具112 (例如，电动螺丝刀或螺帽扳手等)。
[0022]机器人控制器120与设置在上述臂部111上的各致动器Acl?Ac6的伺服马达以能够相互通信的方式连接，并控制各伺服马达的驱动。通过这种设置，控制各致动器Acl?Ac6的总体的动作、即机器人110的动作。另外，机器人控制器120控制上述工具112的动作(例如，电动螺丝刀的接通/断开状态等)。
[0023]摄像机130通过适当的连接部件被固定到上述的臂部111的前端侧。要注意，摄像机130可以设置在除此以外的位置(例如，工件W的搬运路径上方等)上。该摄像机130通过透镜131拍摄上述的螺栓孔3的图像，并生成包含由此拍摄的螺栓孔3的图像的图像信息。所生成的图像信息作为检测信息被输出到机器人控制器120，并从下述的通信控制部122的发送部122a经由上述的网络云NWl被发送到中央图像处理装置200。要注意，摄像机130可以将图像信息直接发送到中央服务器200。
[0024]IF装置140包括个人计算机、示教器等，并且包括显示各种信息的显示装置、以及接收由操作者进行的各种信息的输入的输入装置等(均未图示)。操作者经由IF装置140已输入的将被发送到中央图像处理装置200中的信息(下述)被输出到机器人控制器120，并从下述的通信控制部122的发送部122a经由上述的网络云NWl被发送到中央图像处理装置200。要注意，IF装置140可以向中央图像处理装置200直接发送将被发送到上述的中央图像处理装置200的信息。
[0025]中央图像处理装置200接收从各现场的机器人控制器120发送的图像信息，对所接收到的图像信息进行图像分析，并检测上述螺栓孔3的位置(下面详述)。所检测到的螺栓孔3的位置信息作为图像信息的图像分析信息，经由上述的网络云NWl被发送(返回)到对应的现场的机器人控制器120。
[0026]如图4所示，作为功能构成，设置在一个现场中的作业设备100的摄像机130包括上述的透镜131、控制部132、以及输入/输出部133。
[0027]控制部132控制整个摄像机130。例如，控制部132生成图像信息，包括经由透镜131拍摄的上述的螺栓孔3的图像的图像信息。
[0028]输入/输出部133控制与机器人控制器120进行的信息通信。例如，输入/输出部133控制当通过控制部132生成的图像信息输出到机器人控制器120时的信息通信。
[0029]作为功能构成，机器人控制器120包括控制部121、通信控制部122、输入/输出部123、以及存储装置124。
[0030]控制部121控制整个机器人控制器120。
[0031]输入/输出部123控制与机器人110、摄像机130、IF装置140进行的信息通信。例如，输入/输出部123控制当输入通过摄像机130输出的图像信息时的信息通信。
[0032]通信控制部122包括发送部122a (发送机)和接收部122b (接收机)，并控制经由网络云NWl与中央图像处理装置200进行的信息通信。例如，发送部122a控制当通过输入/输出部123输入的、将被发送到中央图像处理装置200的来自摄像机130的图像信息以及来自IF装置140的信息(下述)经由网络云NWl发送到中央图像处理装置200时的信息通信。接收部122b控制当经由网络云NWl接收从中央图像处理装置200发送的上述的螺栓孔3的位置信息时的信息通信。
[0033]存储装置124包括例如HDD (Hard Disk Drive:硬盘驱动器)等，并存储各种信息等。例如，存储装置124预先存储包含有教示者对IF装置140进行操作并使机器人110动作进行示教的与实际的螺栓紧固作业有关的机器人110的动作信息等的示教信息。
[0034]作为功能构成，中央图像处理装置200包括控制部201、通信控制部202 (信息接收部、分析信息输出部)、以及大容量存储装置203。
[0035]控制部201控制整个中央图像处理装置200。例如，控制部201包括用作信息分析部的结构，所述信息分析部如下所述对通过通信控制部202接收到的图像信息进行图像分析，并检测上述的螺栓孔3的位置。
[0036]通信控制部202被配置成控制与各现场的机器人控制器120经由网络云NWl进行的信息通信。该通信控制部202包括:用作接收(接受)从各现场的机器人控制器120发送的图像信息的信息接收部的结构；以及用作将通过控制部201检测到的上述的螺栓孔3的位置信息发送(输出)到相对应的现场的机器人控制器120的分析信息输出部的结构。
[0037]大容量存储装置203被配置作为存在于网络云NWl内的多个存储介质的集合体，并且能够可变地设定存储容量等。该大容量存储装置203包括算法存储部203a。算法存储部203a存储与被检测对象物的形状图案相关联的多种类型的处理算法。
[0038]处理算法包括以下类型:从通过通信控制部202接收到的图像信息中切出圆形的区域并输出所切出的各区域的位置信息(适于检测具有圆形孔的对象的情况)；以及从图像信息中检测各物体的长轴的长度和位置姿态(适于检测螺栓等细长的对象的情况)。另夕卜，处理算法还包括以下类型:将图像信息简单地按照条件转化成二进制值；基于图像信息进行区域分割；以及通过多个处理算法的组合来配置一个处理算法。
[0039]根据本实施方式，控制部201包括用作算法配置部的结构。即，控制部201配置成根据来自IF装置140的从各现场发送的并且将被发送到中央图像处理装置200的信息、更具体地给出与图像处理的处理算法有关的指示的信息(以下，适当地称作“指示信息”)，从存储在算法存储部203a中的多种处理算法选择将用于图像处理的处理算法，并设定用于处理算法的参数等。特别地，根据本实施方式，控制部201构成响应于来自现场的图像信息来检测上述的螺栓孔3的位置的处理算法。要注意，当在各现场进行相同的处理的情况下，使用由控制部201配置的处理算法作为对于来自各现场的图像信息共用的处理算法(以下，适当地称作“共同图像处理算法”)。
[0040]要注意，虽然以上说明了一个现场的作业设备100，但是，在其他的现场，同样地，作为作业设备100，至少设置机器人110、机器人控制器120、摄像机130、以及IF装置140 (各自可以为构成与上述的现场的结构和构造不同的结构和构造的类型)。
[0041]以下，使用图5对在一个现场的机器人控制器120以及摄像机130与中央图像处理装置200之间进行的控制步骤进行说明。要注意，图5从图上侧到下侧基本上示出了根据时序变化的各步骤。
[0042]如图5所示，操作者对IF装置140进行操作并输入上述的指示信息时，首先，在步骤SA2中，机器人控制器120的控制部121通过输入/输出部123输入来自IF装置140的指示信息。
[0043]之后，在步骤SA4中，机器人控制器120的控制部121将在上述的步骤SA2中输入的指示信息从发送部122a经由网络云NWl发送到中央图像处理装置200。
[0044]通过这种设置，在步骤SC2中，中央图像处理装置200的控制部201通过通信控制部202接收在上述的步骤SA4中从机器人控制器120的发送部122a发送的指示信息。
[0045]然后，流程进行到步骤SC4，在步骤SC4中，中央图像处理装置200的控制部201根据在上述的步骤SC2中接收到的指示信息，从存储在算法存储部203a中的多种处理算法中选择将用于图像处理的处理算法，并配置上述的共同图像处理算法。该步骤SC4的过程作为算法配置部而发挥功能。
[0046]然后，在步骤SAlO中，机器人控制器120的控制部121通过基于存储在存储装置124中的示教信息的回放控制，使机器人110执行预先示教的动作。通过这种设置，机器人110呈现预先示教的姿态(允许臂部112的前端侧的摄像机130拍摄设置在预定位置上的工件W的螺栓孔3的图像)。
[0047]然后，当工件W被放置在预定位置上时，在步骤SBlO中，摄像机130的控制部132通过透镜131拍摄工件W的螺栓孔3的图像。
[0048]之后，在步骤SB20中，摄像机130的控制部132生成包括在上述的步骤SBlO中拍摄的螺栓孔3的图像的图像信息。
[0049]然后，流程进行到步骤SB30，在步骤SB30中，摄像机130的控制部132通过输入/输出部133将在上述的步骤SB20中生成的图像信息输出到机器人控制器120。
[0050]通过这种设置，在步骤SA12中，机器人控制器120的控制部121通过输入/输出部123输入在上述的步骤SB30中从摄像机130输出的图像信息。
[0051]之后，在步骤SA14中，机器人控制器120的控制部121将在上述的步骤SA12中输入的图像信息从发送部122a经由网络云NWl发送到中央图像处理装置200。
[0052]通过这种设置，在步骤SClO中，中央图像处理装置200的控制部201通过通信控制部202接收在上述的步骤SA14中从机器人控制器120的发送部122a发送的图像信息。
[0053]之后，在步骤SC20中，中央图像处理装置200的控制部201基于在上述的步骤SC4中配置的共同图像处理算法，对在上述的步骤SClO中接收到的图像信息进行图像分析，并检测螺栓孔3的位置。螺栓孔3的位置的检测例如通过使用在示教期间登记在大容量存储装置203中的登记模型(螺栓孔3的图像图案)的适当的公知的图案匹配(归一化相关)处理来进行。该步骤SC20的过程作为信息分析部而发挥功能。
[0054]然后，流程进行到步骤SC30，在步骤SC30中，中央图像处理装置200的控制部201通过通信控制部202将在上述的步骤SC20检测到的螺栓孔3的位置信息经由网络云NWl发送到相对应的现场的机器人控制器120。
[0055]通过这种设置，在步骤SA20中，机器人控制器120的控制部121通过接收部122b接收在上述的步骤SC30中从中央图像处理装置200的通信控制部202发送的螺栓孔3的位置信息。
[0056]之后，在步骤SA30中，机器人控制器120的控制部121基于在上述的步骤SA20中接收的螺栓孔3的位置信息，计算实际的螺栓孔3的位置与基准位置(示教期间的螺栓3的位置)之间的错位量。然后，计算用于补偿该错位量的位置校正量。然后，基于该位置校正量，将存储在存储装置124中的教示信息中的、机器人110使用工具112对螺栓2进行螺接的动作的位置校正为实际的螺栓孔3的位置。
[0057]之后，在步骤SA40中，机器人控制器120的控制部121通过基于在上述的步骤SA30中校正的教示信息的控制，使机器人110执行包括使用工具112将螺栓2螺接到螺栓孔3中的动作的螺栓紧固作业。通过这种设置，图5所示的时序结束。
[0058]在上述的本实施方式的机器人系统I中，设置用作对多个现场的作业设备100共同的图像处理装置的中央图像处理装置200，而不在多个现场的每个现场中设置对通过摄像机130生成的图像信息进行图像分析并将螺栓孔3的位置信息输出到机器人控制器120的图像处理装置。通过这种设置，可以省去在各现场安装高性能的计算机以及在各现场设置用于图像处理的处理算法的劳力。因此，根据本实施方式，可以使用通过摄像机130生成的图像信息通过机器人110更好地进行螺栓紧固作业。另外，执行对多个现场共同的处理算法，增加了处理算法的运用频度，由此可以期待基于各现场的操作结果来促进改善处理算法。
[0059]要注意到，本实施方式不限于上述内容，可在不偏离本发明的主旨及范围的情况下进行各种变更。例如，虽然在上述的实施方式中对通过机器人110进行螺栓紧固作业的示例性方案进行了说明，但本发明不限于此，本申请可应用于通过机器人进行工件搬运、工件喷涂、工件焊接等的情况。在这种情况下，上述的工件搬运、工件喷涂、工件焊接等相当于预定的作业。
[0060]另外，除上述以外，本发明还可应用于进行包括具有作为传感器的麦克风的机器人与人进行的会话的通信(例如，公司的办公楼、会场等的来访者的接待、现实世界或虚拟世界的服务等)的情况。在该情况中，包括与人的会话的上述的通信相当于预定的作业。
[0061]另外，虽然在上面作为现场的作业设备的一部分设置了摄像机130、麦克风等，但本发明不限于此，可以设置其他的传感器(例如，触觉传感器等)。
[0062]另外，上述的图5所示的时序不限于实施方式中示出的过程，在不脱离本发明的主旨和范围的情况下，可以对过程进行添加、删除以及变更。
[0063]另外，除了以上已经叙述的内容以外，还可以将基于上述实施方式的技术适当组合进行使用。
[0064]尽管其他的例子没有在本文一一例示，但可以在不脱离本发明的主旨和范围的情况下根据上述的实施方式进行各种变更。
[0065]附图标记的说明
[0066]I 机器人系统
[0067]100 作业设备
[0068]110 机器人
[0069]120 机器人控制器(机器人控制装置)
[0070]121 控制部
[0071]122a 发送部(发送机)
[0072]122b 接收部(接收机)
[0073]130 摄像机(图像传感器、传感器)
[0074]132 控制部
[0075]140 IF装置(界面装置)
[0076]200 中央图像处理装置(中央信息处理装置)
[0077]201 控制部
[0078]202 通信控制部(信息接收部、分析信息输出部)
[0079]203a 算法存储部
[0080]NWl 网络云(网络)
【权利要求】
1.一种机器人系统,包括: 一个或多个作业设备，所述一个或多个作业设备包括配置成进行预定作业的机器人、配置成控制所述机器人的动作的机器人控制器、以及相对应地设置在所述机器人上的传感器；以及 中央信息处理装置，所述中央信息处理装置与所述一个或多个作业设备中的每个作业设备以能够数据通信的方式连接， 所述中央信息处理装置包括: 信息接收部，所述信息接收部配置成接收每个所述作业设备的所述传感器的检测信息； 算法存储部，所述算法存储部配置成存储针对每个所述作业设备中的所述检测信息的处理算法； 信息分析部，所述信息分析部配置成基于存储在所述算法存储部中的所述处理算法，对所述信息接收部接收到的所述检测信息进行分析；以及 分析信息输出部，所述分析信息输出部配置成将通过所述信息分析部进行分析的所述检测信息的分析信息输出到相对应的所述作业设备的所述机器人控制器，以及 所述机器人控制器配置成基于从所述分析信息输出部输出的所述分析信息，控制所述机器人的动作。
2.根据权利要求1所述的机器人系统，其中， 所述传感器是配置成生成所述机器人的作业目标的图像信息作为所述检测信息的图像传感器； 所述中央信息处理装置的所述信息接收部接收通过每个所述作业设备的所述图像传感器所生成的所述图像信息； 所述算法存储部存储针对每个所述作业设备中的所述图像信息的处理算法； 所述信息分析部基于存储在所述算法存储部中的所述处理算法对所述信息接收部接收到的所述图像信息进行图像分析； 所述分析信息输出部将通过所述信息分析部进行分析的所述图像信息的图像分析信息输出到相对应的所述作业设备的所述机器人控制器； 所述机器人控制器基于从所述分析信息输出部输出的所述图像分析信息，控制所述机器人的动作。
3.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其中， 所述中央信息处理装置被配置作为通过网络连接的一个或多个计算机及存储装置的集合体。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人系统，其中， 所述作业设备包括用于将信息输入到所述中央信息处理装置的界面装置， 所述中央信息处理装置包括算法配置部，所述算法配置部配置成根据来自所述界面装置的信息，由存储在所述算法存储部中的所述处理算法，配置在所述信息分析部中待被执行的处理算法，以及 所述信息分析部基于由所述算法配置部配置的所述处理算法，对所述检测信息进行分析。
5.一种作业设备，所述作业设备在根据权利要求1至4中任一项所述的机器人系统中使用，所述作业设备包括配置成进行预定作业的机器人、配置成控制所述机器人的动作的机器人控制器、以及相对应地设置在所述机器人上的传感器，所述作业设备还包括: 发送机，所述发送机配置成将所述传感器的检测信息经由网络发送到配置成对所述检测信息进行分析的所述中央信息处理装置；以及 接收机，所述接收机配置成经由网络接收从所述中央信息处理装置发送的所述检测信息的分析信息， 所述机器人控制器配置成基于通过所述接收机接收到的所述分析信息来控制所述机器人的动作。
【文档编号】B25J13/08GK104203503SQ201280072197
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2012年4月2日 优先权日:2012年4月2日
【发明者】难波太郎, 上野智广, 吉田修 申请人:株式会社安川电机