CN105397813B - 机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

工业机器人及其控制方法，包括：托盘，分为第一区间和第二区间，放置需要转移的工件；第一机械手，用于将托盘上的工件转移到传送通道上；区间状态指示单元，用于指示第一区间以及第二区间内是否存在允许被取出的工件，以及指示当前正在取件的单元；区间确定单元，根据切换确定单元以及区间状态指示单元的信息，确定进行重排或者转移的区间及其操作；当第一区间和第二区间内的总工件数小于特定阈值时，将第一区间和第二区间合并为单一区间，区间确定单元直接根据切换确定单元的转移或者重排信息，进行该单一区间的转移或者重排。

Description

机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种具有机械手的机器人，尤其是控制机械手的机器人及其控制方法。

背景技术

随着科技的发展，机器人越来越多得应用了工业自动化生产领域。当前已有的利用工业机器人技术进行作业的工艺和装置有很多种：在加工品的生产线等上使机器人进行由人进行的对于被加工品的预定的加工作业，从而实现生产线的效率化。

在使用了机器人、尤其产业用机器人的生产***中，将机器人用于工件的抓持、搬运等操作。在这样的机器人的用途中，工件拾取***用于从杂乱放置在存放箱内或集装架上的状态的工件中进行各工件取出，工件拾取***通过用二维测量仪器或三维测量仪器测量工件的每个位置来确 定下一个待被夹持的工件并且指示多轴机器人夹持被确定的工件。接着，多轴机器人将被夹持的工件传送到传送装置上，通过沿着传送装置设置的每个工作站中的工业机器人等执行预定工作。

现有技术中，大多数流水线机器人都使用这样操作的工业机器人***。在常规技术中，当基于托盘上所装载的工件的图像无法检测到要被取出的工件时，摇动工件或托盘，从而再一次检测允许被取出的工件。但是，如果多次检测允许被取出的工件失败时，将会增加工件的取出时间，从而导致下游的传送装置缺乏足够的工件，从而使整体的工作效率降低。

作为现有技术的改进，安川电机株式会社在CN102785238B的发明专利提出了一种工业机器人***，其在传送通道上具有足够多的工件时，对于托盘进行重排操作，从而降低了托盘中工件无法被允许取出的概率，缩短托盘上的工件的总拾取时间。但是，当传送通道上具有足够多工件时，托盘中的工件很有可能是处于能够被取出的状态，此时进行重排不一定能够增加能够取出的工件的个数；而重排操作不一定会完全成功，有可能重排后由于工件的转移等，导致原来属于能够取出状态的工件变成无法取出，反而增加了拾取时间。

为了解决上述问题，在2015109485939的发明专利中，通过隔板将托盘分为第一区间和第二区间，在传送通道上的工件达到阈值，但是当前进行转移工件的操作区间内不需要进行重排工作的操作时，能够进行另外一个区间内工件的重排，从而避免了不必要的重排导致的总体时间的损失。但是，由于工件处理通常是分批次的，在一个批次的中后段处理流程中，随着托盘上工件的减少，对两个区间进行拍照和状态确定需要消耗过多的时间，可能导致效率降低。

发明内容

本发明提供了一种工业机器人，能够解决现有技术的上述问题。

作为本发明的一个方面，提供了一种工业机器人，包括：托盘，其放置需要转移的工件；第一机械手，其用于将托盘上的工件转移到传送通道上；切换确定单元，其能够基于传送通道上的工件的聚集程度，确定第一机械手执行转移工件或者重排工件的操作；所述托盘包括设置于其中间的隔板；所述隔板将所述托盘分隔成第一区间和第二区间，所述工件分布在所述第一区间和第二区间内；切换确定单元，其能够基于传送通道上的工件的聚集程度，确定第一机械手执行转移工件或者重排工件的操作；区间状态指示单元，其用于指示所述第一区间以及第二区间内是否存在允许被取出的工件，以及指示当前正在取件的单元；区间确定单元，根据所述切换确定单元以及所述区间状态指示单元的信息，确定进行重排或者转移的区间及其操作；所述隔板为能够升缩的隔板；所述托盘为方形，其两侧设置可移动侧壁；当所述第一区间和第二区间内的总工件数小于特定阈值时，使所述可移动侧壁向中间移动，所述隔板向下收缩，将第一区间和第二区间合并为单一区间；所述第一区间和第二区间合并为单一区间后，所述区间确定单元直接根据所述切换确定单元的转移或者重排信息，进行该单一区间的转移或者重排。

优选的，还包括图像获取单元以及转移物候选单元；在所述托盘分为第一区间和第二区间时：所述图像获取单元能够获取第一区间或者第二区间划分成的多个区域的各个区域内的图像；所述转移物候选单元能够根据所述各个区域内的图像，确定该第一区间或者第二区间内下一个能够进行转移的工件或者确定该第一区间或者第二区间内不存在允许被取出的工件；在所述托盘合并为单一区间后：所述图像获取单元能够将该单一区间分成多个区域，并且获得各个区域内的图像；所述转移物候选单元能够根据该各个区域内的图像，确定该单一区间内下一个能够进行转移的工件或者确定该单一区间内不存在允许被取出的工件。

优选的，所述切换确定单元基于所述传送通道上工件的个数，确定第一机械手执行转移工件或者重排工件的操作。

优选的，当所述托盘分为第一区间和第二区间时，所述区间确定单元在确定重排或者传送的区间时：1）区间确定单元获取所述切换确定单元的信息，1.1）当所述切换确定单元确定进行转移工件的操作，所述区间确定单元获取所述区间状态指示单元的信息；1.1.1)如果当前正在取件的区间存在允许被取出的工件，则进行该区间的转移工件操作；1.1.2)如果当前正在取件的区间不存在允许被取出的工件，则查看另外一个区间内是否存在允许被取件的工作；如果另外一个区间存在允许被取件的工件，则进行该另外一个区间的转移工件操作；如果另外一个区间也不存在允许被取件的工件，则对于当前正在区间的区间进行重排工件的操作；1.2)当所述切换确定单元确定进行重排工件的操作时，所述区间确定单元获取所述区间状态指示单元的信息；1.2.1)如果当前正在取件的区间不存在允许被取出的工件，则进行当前正在取件的区间的重排操作；1.2.2)如果当前正在取件的区间存在允许被取出的工件，则查看另外一个区间是否存在允许被取出的工件；如果该另外一个区间不存在允许被取出的工件，则进行该另外一个区间的重排操作；如果该另外一个区间存在允许被取出的工件，则不进行本次重排工件的操作；1.3）根据重排工件后的区间状态，更新区间状态指示单元中各个单元的状态。

优选的，在所述托盘合并为单一区间后，所述区间确定单元在确定重排或者传送的区间时，所述区间确定单元直接获取所述切换确定单元的转移或者重排信息，进行该单一区间的转移或者重排。

优选的，所述第一区间和第二区间分别设置重量传感器，能够分别检测所述第一区间和第二区间内工件的质量；基于所述第一区间和第二区间内工件的质量，确定所述第一区间和第二区间内工件的个数。

作为本发明的另外一个方面，提供上述工业机器人的控制方法，包括如下流程：1）上游装备将相同的工件放置托盘第一区间和第二区间；a）实时监控第一区间和第二区间内的总工件个数，a.1)当总工件数大于特定阈值时：a.2）图像获取单元获取将第一区间以及第二区间各个区域内的图像；a.3）转移物候选单元根据各个区域内的图像，确定该第一区间或者第二区间内下一个能够进行转移的工件或者确定该第一区间或者第二区间内不存在允许被取出的工件；将确定结果传送给所述区间状态指示单元；a.4）区间确定单元根据区间状态指示单元信息：如果存在能够进行工件转移的区间，通过第一机械手进行工件的转移，进入步骤a.5）；如果区间状态指示单元信息指示当前不存在能够进行工件转移的区间，则区间确定单元指示第一机械手进行第一区间和第二区间的重排后，重复步骤a.1－a.4；a.5）实时监控传送通道上工件的个数：a.5.1）当所述传送通道上工件的个数小于特定阈值，切换确定单元确定进行转移工件的操作，进入步骤a.4；a.5.2) 当所述传送通道上工件的个数大于特定阈值，所述切换确定单元确定进行重排工件的操作，所述区间确定单元获取所述区间状态指示单元的信息；a.5.2.1)如果当前正在取件的区间不存在允许被取出的工件，则进行当前正在取件的区间的重排操作；a.5.2.2)如果当前正在取件的区间存在允许被取出的工件，则查看另外一个区间是否存在允许被取出的工件；如果该另外一个区间不存在允许被取出的工件，则进行该另外一个区间的重排操作；如果该另外一个区间存在允许被取出的工件，则不进行本次重排工件的操作；进入步骤a.4）；b) 实时监控第一区间和第二区间内的总工件个数，b.1)当总工件数大于特定阈值时：b.2) 使所述可移动侧壁向中间移动，所述隔板向下收缩，将第一区间和第二区间合并为单一区间；b.3) 所述区间确定单元直接获取所述切换确定单元的转移或者重排信息，进行该单一区间的转移或者重排。

附图说明

图1是本发明实施例工业机器人***控制结构的框图。

图2是本发明实施例工业机器人的控制流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

本发明实施例的工业机器人***，包括：托盘，其放置需要转移的工件；第一机械手，其用于将托盘上的工件转移到传送通道上；传送通道，其用于将传送工件；第二机械手，其用于将从传送通道的下游获取工件；通过该***重复进行工件的流水操作，直到所有工件操作结束。其中，传送通道上设置有传感器，能够检测到传送通道上工件的个数，控制***能够根据传送通道上工件的个数，进行托盘的操作。

托盘包括设置于其中间的隔板，其将托盘分隔成第一区间和第二区间。上游装备输送相同形状的工件分布在所述第一区间和第二区间内。取件时，第一机械手每次仅能够从第一区间或者第二区间中的单个区间进行取件；重排时，第一机械手仅能够对于第一区间或者第二区间的单个区间进行重排。控制***能够控制第一机械手，对于单个区间进行重排或者转移工件操作。

第一区间和第二区间分别设置重量传感器，能够分别检测第一区间和第二区间内工件的质量；基于第一区间和第二区间内工件的质量，确定第一区间和第二区间内工件的个数。

隔板为能够升缩的隔板；托盘为方形，其两侧设置可移动侧壁；当第一区间和第二区间内的总工件数小于特定阈值时，使可移动侧壁向中间移动，隔板向下收缩，将第一区间和第二区间合并为单一区间。第一区间和第二区间合并为单一区间后，区间确定单元直接根据切换确定单元的转移或者重排信息，进行该单一区间的转移或者重排。

本发明机器人***的控制***如图1所示，机器人控制***20包括通信单元21和控制器28。控制器28通过通信单元21与安装在传送通道30上的传感器31进行数据交互，同时通过通信单元21接收工件转移***10上照相机拍摄的第一区间和第二区间的图像，通过通信单元21指示第一机械手进行转移工件或者重排工件的操作。其中，转移工件或者重排工件的操作可以使用现有技术中已知的操作方式。

控制器28还包括传送通道检测单元22，切换确定单元23、区间确定单元24、区间状态指示单元25、转移物候选单元26、图像获取单元27。其中，传送通道检测单元22从安装在传送通道30上的传感器31接收通过传送通道30的工件的检测信息，并且基于该检测信息检测积聚在传送通道30下游的工件的个数。切换确定单元23，其能够基于传送通道30上的工件的聚集程度，确定第一机械手执行转移工件或者重排工件的操作；切换确定单元23的确定结果发送给区间确定单元24。

在托盘分为第一区间和第二区间时：图像获取单元27能够将第一区间或者第二区间划分成多个区域，并且获取各个区域内的图像；转移物候选单元26能够根据图像获取单元27获取的各个区域内的图像，确定该第一区间或者第二区间内下一个能够进行转移的工件或者确定该第一区间或者第二区间内不存在允许被取出的工件。在托盘合并为单一区间后：图像获取单元27能够将该单一区间分成多个区域，并且获得各个区域内的图像；转移物候选单元26能够根据该各个区域内的图像，确定该单一区间内下一个能够进行转移的工件或者确定该单一区间内不存在允许被取出的工件。转移物候选单元26的确定结果发送给区间状态指示单元25。可以使用现有技术中的已知手段，如CN102785238B确定区间内是否存在能够被取出的工件。

当所述托盘分为第一区间和第二区间时，区间确定单元24接收切换确定单元23以及区间状态指示单元25的确定信息，作出如下操作：1）区间确定单元24获取切换确定单元23的信息，1.1）当切换确定单元23确定进行转移工件的操作，区间确定单元24获取区间状态指示单元25的信息；1.1.1)如果当前正在取件的区间存在允许被取出的工件，则进行该区间的转移工件操作；1.1.2)如果当前正在取件的区间不存在允许被取出的工件，则查看另外一个区间内是否存在允许被取件的工作；如果另外一个区间存在允许被取件的工件，则进行该另外一个区间的转移工件操作；如果另外一个区间也不存在允许被取件的工件，则对于当前正在区间的区间进行重排工件的操作；1.2)当切换确定单元23确定进行重排工件的操作时，区间确定单元24获取区间状态指示单元25的信息；1.2.1)如果当前正在取件的区间不存在允许被取出的工件，则进行当前正在取件的区间的重排操作；1.2.2)如果当前正在取件的区间存在允许被取出的工件，则查看另外一个区间是否存在允许被取出的工件；如果该另外一个区间不存在允许被取出的工件，则进行该另外一个区间的重排操作；如果该另外一个区间存在允许被取出的工件，则不进行本次重排工件的操作；1.3）根据重排工件后的区间状态，更新区间状态指示单元中各个单元的状态。

在所述托盘合并为单一区间后，区间确定单元24在确定重排或者传送的区间时，直接获取切换确定单元23的转移或者重排信息，进行该单一区间的转移或者重排。

通过本发明上述技术方案的设置，在一个批次的中后段处理流程中，随着托盘上工件的减少，将两个区间合并为单一区间，直接对该单一区间进行重排或者转移工件操作，从而能够提高中后段处理的效率。

优选的，为了避免总是在单一区间内进行取件，导致该单一区间工件数过少而需要重排时时间过长，可以在第一区间和第二区间分别设置重量传感器，能够分别检测所述第一区间和第二区间内工件的质量；当所述第一区间和第二区间的工件质量差大于特定阈值时，所述区间确定单元所述区间状态指示单元的信息，当其中工件质量轻的区间存在允许被取出的工件时，所述区间确定单元确定该工件质量轻的区间进行转移工件的操作。

本发明实施例的工业机器人的控制方法，如图2所示，包括如下流程：1）上游装备将相同的工件放置托盘第一区间和第二区间，放置完毕后；a）实时监控第一区间和第二区间内的总工件个数，a.1)当总工件数大于特定阈值时：a.2）图像获取单元获取将第一区间以及第二区间各个区域内的图像；a.3）转移物候选单元根据各个区域内的图像，确定该第一区间或者第二区间内下一个能够进行转移的工件或者确定该第一区间或者第二区间内不存在允许被取出的工件；将确定结果传送给所述区间状态指示单元；a.4）区间确定单元根据区间状态指示单元信息：如果存在能够进行工件转移的区间，通过第一机械手进行工件的转移，进入步骤a.5）；如果区间状态指示单元信息指示当前不存在能够进行工件转移的区间，则区间确定单元指示第一机械手进行第一区间和第二区间的重排后，重复步骤a.1－a.4；a.5）实时监控传送通道上工件的个数：a.5.1）当所述传送通道上工件的个数小于特定阈值，切换确定单元确定进行转移工件的操作，进入步骤a.4；a.5.2) 当所述传送通道上工件的个数大于特定阈值，所述切换确定单元确定进行重排工件的操作，所述区间确定单元获取所述区间状态指示单元的信息；a.5.2.1)如果当前正在取件的区间不存在允许被取出的工件，则进行当前正在取件的区间的重排操作；a.5.2.2)如果当前正在取件的区间存在允许被取出的工件，则查看另外一个区间是否存在允许被取出的工件；如果该另外一个区间不存在允许被取出的工件，则进行该另外一个区间的重排操作；如果该另外一个区间存在允许被取出的工件，则不进行本次重排工件的操作；进入步骤a.4）；b) 实时监控第一区间和第二区间内的总工件个数，b.1)当总工件数大于特定阈值时：b.2) 使所述可移动侧壁向中间移动，所述隔板向下收缩，将第一区间和第二区间合并为单一区间；b.3) 所述区间确定单元直接获取所述切换确定单元的转移或者重排信息，进行该单一区间的转移或者重排。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述公开内容之后，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，在不脱离本发明原理前提下，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种工业机器人，包括：托盘，其放置需要转移的工件；第一机械手，其用于将托盘上的工件转移到传送通道上；切换确定单元，其能够基于传送通道上的工件的聚集程度，确定第一机械手执行转移工件或者重排工件的操作；所述托盘包括设置于其中间的隔板；所述隔板将所述托盘分隔成第一区间和第二区间，所述工件分布在所述第一区间和第二区间内；切换确定单元，其能够基于传送通道上的工件的聚集程度，确定第一机械手执行转移工件或者重排工件的操作；区间状态指示单元，其用于指示所述第一区间以及第二区间内是否存在允许被取出的工件，以及指示当前正在取件的单元；区间确定单元，根据所述切换确定单元以及所述区间状态指示单元的信息，确定进行重排或者转移的区间及其操作；其特征在于：所述第一区间和第二区间分别设置重量传感器，能够分别检测所述第一区间和第二区间内工件的质量；基于所述第一区间和第二区间内工件的质量，确定所述第一区间和第二区间内工件的个数；所述隔板为能够升缩的隔板；所述托盘为方形，其两侧设置可移动侧壁；当所述第一区间和第二区间内的总工件数小于特定阈值时，使所述可移动侧壁向中间移动，所述隔板向下收缩，将第一区间和第二区间合并为单一区间；所述第一区间和第二区间合并为单一区间后，所述区间确定单元直接根据所述切换确定单元的转移或者重排信息，进行该单一区间的转移或者重排。

2.根据权利要求1所述的工业机器人，其特征在于：还包括图像获取单元以及转移物候选单元；在所述托盘分为第一区间和第二区间时：所述图像获取单元能够将第一区间或者第二区间划分成多个区域，并且获取各个区域内的图像；所述转移物候选单元能够根据所述各个区域内的图像，确定该第一区间或者第二区间内下一个能够进行转移的工件或者确定该第一区间或者第二区间内不存在允许被取出的工件；在所述托盘合并为单一区间后：所述图像获取单元能够将该单一区间分成多个区域，并且获得各个区域内的图像；所述转移物候选单元能够根据该各个区域内的图像，确定该单一区间内下一个能够进行转移的工件或者确定该单一区间内不存在允许被取出的工件。

3.根据权利要求2所述的工业机器人，其特征在于：所述切换确定单元基于所述传送通道上工件的个数，确定第一机械手执行转移工件或者重排工件的操作。

4.根据权利要求3所述的工业机器人，其特征在于：当所述托盘分为第一区间和第二区间时，所述区间确定单元在确定重排或者传送的区间时：1）区间确定单元获取所述切换确定单元的信息，1.1）当所述切换确定单元确定进行转移工件的操作，所述区间确定单元获取所述区间状态指示单元的信息；1.1.1)如果当前正在取件的区间存在允许被取出的工件，则进行该区间的转移工件操作；1.1.2)如果当前正在取件的区间不存在允许被取出的工件，则查看另外一个区间内是否存在允许被取件的工作；如果另外一个区间存在允许被取件的工件，则进行该另外一个区间的转移工件操作；如果另外一个区间也不存在允许被取件的工件，则对于当前正在取件的区间进行重排工件的操作；1.2)当所述切换确定单元确定进行重排工件的操作时，所述区间确定单元获取所述区间状态指示单元的信息；1.2.1)如果当前正在取件的区间不存在允许被取出的工件，则进行当前正在取件的区间的重排操作；1.2.2)如果当前正在取件的区间存在允许被取出的工件，则查看另外一个区间是否存在允许被取出的工件；如果该另外一个区间不存在允许被取出的工件，则进行该另外一个区间的重排操作；如果该另外一个区间存在允许被取出的工件，则不进行本次重排工件的操作；1.3）根据重排工件后的区间状态，更新区间状态指示单元中各个单元的状态。

5.根据权利要求4所述的工业机器人，其特征在于：在所述托盘合并为单一区间后，所述区间确定单元在确定重排或者传送的区间时，所述区间确定单元直接获取所述切换确定单元的转移或者重排信息，进行该单一区间的转移或者重排。

6.根据权利要求5所述的工业机器人的控制方法，包括如下流程：1）上游装备将相同的工件放置托盘第一区间和第二区间；a）实时监控第一区间和第二区间内的总工件个数，a.1)当总工件数大于特定阈值时：a.2）图像获取单元获取将第一区间以及第二区间各个区域内的图像；a.3）转移物候选单元根据各个区域内的图像，确定该第一区间或者第二区间内下一个能够进行转移的工件或者确定该第一区间或者第二区间内不存在允许被取出的工件；将确定结果传送给所述区间状态指示单元；a.4）区间确定单元根据区间状态指示单元信息：如果存在能够进行工件转移的区间，通过第一机械手进行工件的转移，进入步骤a.5）；如果区间状态指示单元信息指示当前不存在能够进行工件转移的区间，则区间确定单元指示第一机械手进行第一区间和第二区间的重排后，重复步骤a.1－a.4；a.5）实时监控传送通道上工件的个数：a.5.1）当所述传送通道上工件的个数小于特定阈值，切换确定单元确定进行转移工件的操作，进入步骤a.4；a.5.2) 当所述传送通道上工件的个数大于特定阈值，所述切换确定单元确定进行重排工件的操作，所述区间确定单元获取所述区间状态指示单元的信息；a.5.2.1)如果当前正在取件的区间不存在允许被取出的工件，则进行当前正在取件的区间的重排操作；a.5.2.2)如果当前正在取件的区间存在允许被取出的工件，则查看另外一个区间是否存在允许被取出的工件；如果该另外一个区间不存在允许被取出的工件，则进行该另外一个区间的重排操作；如果该另外一个区间存在允许被取出的工件，则不进行本次重排工件的操作；进入步骤a.4）；b) 实时监控第一区间和第二区间内的总工件个数，b.1)当总工件数大于特定阈值时：b.2) 使所述可移动侧壁向中间移动，所述隔板向下收缩，将第一区间和第二区间合并为单一区间；b.3) 所述区间确定单元直接获取所述切换确定单元的转移或者重排信息，进行该单一区间的转移或者重排。