專利名稱：機器人系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及具備安裝有機器手的機器人手臂的機器人系統，尤其涉及基于圖像 及傳感器信息進行夾持的機器人系統。
背景技術：
現有的機器人系統構成如下裝置使用手部的接觸傳感器、位置傳感器、力傳 感器、偏移傳感器修正手部驅動輸出信號，進而通過各傳感器的輸出判斷出是否實 現了夾持物體，從而能實現準確地夾持(例如，參照專利文獻l)。
另外，為了掌握夾持物體的位置而使用來自多個攝像機的圖像信息模擬夾持該 物體時手部的姿勢，位置，基于某個指標評價夾持物體與手部的相對關系，根據評 價的結果在所有的關系中選擇最佳的手部姿勢 位置(例如，參照專利文獻2)。
圖19是適用表示現有技術的專利文獻1的夾持方法的機器人的整體構成圖。
在圖19中，101是機器手，102是傳感器信號處理部，103是控制計算機，104 是驅動部，105是力傳感器，106是位置傳感器，107是接觸傳感器，108是偏移傳感器。
以下，用圖19說明適用專利文獻1的夾持方法的機器人的整體構成。 傳感器信號處理部102將來自機器手101所具備的4種傳感器即力傳感器105、 位置傳感器106、接觸傳感器107、偏移傳感器108的信號轉換為控制計算機103 可處理的信號，將其發送給控制計算機103。控制計對幾103接收來自傳感器信號 處理部102的與X^物夾持狀態相關的信號，修正用于控制與機器手101的物體夾 持相關的運動的信號。驅動部104將來自控制計算機103的控制信號轉換為可驅動 機器手101的電力，向機器手101的驅動部104即驅動機構及馬達輸送，進而向4 種傳感器即力傳感器105、位置傳感器106、接觸傳感器107、偏移傳感器108供給 電力。力傳感器105至少具備2個，測量夾持時受到的夾持贈物的反作用力。位 置傳感器106觀糧夾持對象物的夾持間隔。接觸傳感器107至少具備2個，判定與 夾持對象物的接觸狀態。偏移傳感器108檢測夾持對象物的偏移。
圖20是表示現有技術的專利文獻1中的機器人系統的控制框圖。
在圖20中，109是目標變形率設定，IIO是反作用力目標值設定，111是變形 率判斷，U2是反作用力判斷，A是反作用力目標值，B是目標變形率，C是接觸 狀況，D是手部位置，E是反作用力。另外，與圖19相同的說明符號表示與圖19 相同的構成元件，省略其說明。
以下，用圖20說明專利文獻1中的機器人系統的動作。
通過將來自傳感器信號處理部102的信號反饋給控制計算機103，判斷是否準 確地進行了夾持，在通過接觸傳感器107、偏移傳感器108檢測出夾持對象物的偏 移時，再次進行目標變形率設定109或反作用力目標值設定110，再次執行位置控 制及力控制。
圖21是說明表示現有技術的專利文獻2中的機器人系統的動作的流程圖。 首先，關于圖21的流程圖中使用的術語進行說明。
附胃"總和S"，是關于將機器人及各部件的模型投影為攝像機的圖像時機器人 手部的模型中的棱線，求出未被機器人的手部以外的部分的模型及各部件的模型中 的各個面遮蔽看得見的部分，將該部分的長度換算為3維空間中的長度的值的總和。
另外，所謂"評價值P"，在將機器人手部模型的所有的棱線的長度換算為3維 空間中的長度的值的總和為M時，以P二SM表示。
接著，用圖21逐步說明現有技術即專利文獻2所示的機器人系統中的處理步驟。
在步驟ST100中，根據通過攝像機拍攝的圖像，對于將機器人及各部fHS影為 圖像的情況進行模擬。接著，在步驟ST200中，計算出總和S求出評價值P。其后， 在步驟ST300中，對于所有的夾持位置^/或姿勢確認是否進行了步驟ST200;在步 驟ST400中，比較各個夾持位置^/或姿勢的i刊介值P。并且，在步驟ST500中，選 擇評價值P為最大值的夾持位置^/或姿勢。
這樣，在現有技術的機器人系統中，采用傳感器或攝像機中的一個信息對物體 進行了夾持。
專利文獻l:日本實開平5—31887號公報(第2頁，圖l、圖3) 專利文獻2:日本特開平5 —150835號公報(第2—4頁，圖1)
發明內容
可是，專利文獻1的現有技術中的機器人系統，由于沒有使用圖像信息，所以
如果夾持物體不在規定的位置，則機器人手臂的位置指令無法進行判定，產生無法 夾持物體的問題。
另外，專利文獻2的現有技術中的機器人系統，由于僅使用圖像信息選擇夾持 位置等，所以不知道該夾持物體的質量，不育腿行最合適的夾持力的控制，雙臂 的最合適的夾持方法的判斷，在夾持物體的穩定性及安全性方面存在問題。
本發明是鑒于這些問題而完成的，目的在于提供一種通過最合適的夾持方法及
夾持力，能安全穩定迅速地夾持物體的機器人系統。
為了解決上述問題，方案1的發明提供一種機器人系統，具備具備前端具有
手部力傳感器的手指的手部；前端具備所述手部的一個或多個手臂部；具備所述手 臂部，配置有軀干部力傳感器的軀干部；測量夾持物體的形狀的攝像機；控制戶脫 手臂部的動作的機器人控制部；及處理由所述攝像機得到的圖像的圖像處理部，其 特征在于所述機器人控制部，具備基于來自所述圖像處理部的圖像信息計算出 所述夾持物體的大小及形狀的夾持物體信息計算部；基于所述計算出的夾持物體信 息判定夾持所述夾持物體的方法的夾持方法判定部；用所述已判定的夾持方法執行 拿起所述夾持物體的夾持執行部；以1個以上的組合處理所述執行時的各傳感器信 息，控制夾持力的傳感器信息處理部；及基于所述傳感器信息處理結果修正夾持所 述夾持物體的方法的夾持方法修正部。
方案2的發明所述的機器人系統是在方案1中，其特征在于具備在夾持所述 夾持物體時，以與所述夾持物體相關的固有的屬性信息作為夾持物體數據存儲保持 的存儲部。
方案3的發明所述的機器人系統是在方案2中，其特征在于在夾持所述夾持
物體時存儲于所述存儲部的所述夾持物體數據是夾持物體的大小、形狀、質量、顏 色深淺這樣的與所述夾持物體相關的1個以上的數據及與夾持方法相關的數據。 方案4的發明所述的機器人系統是在方案1中，其特征在于所述手臂部具備
測量所述手臂部所受的負荷的手臂部力傳感器，所述機器人控制部將所述手臂部力
傳感器與所述軀干部力傳感器并用使用于夾持力的控制。
方案5的發明所述的機器人系統是在方案1中，其特征在于所述夾持方法判 定部是基于通過所述夾持物體信息計算部計算出的夾持物體信息計算出所述夾持物 體的夾持位置，判定夾持方法的部件。
方案6的發明所述的機器人系統是在方案1中，其特征在于具皿于由所述 攝像機的圖像得到的所述夾持物體的大小及形狀將所述夾持物體向容易夾持的位置 移動的移動機構。
方案7的發明所述的機器人系統是在方案1中，其特征在于所述機器人控制 部具備基于所述夾持物體信息判斷是否可以夾持，在判斷為不能夾持時提示不能夾 持的提示部。
方案8的發明所述的機器人系統是在方案1中，其特征在于所述夾持物體信 息計算部具備根據所述夾持物體所具有的ID標簽識別所述夾持物體的ID標簽讀取 部。
方案9的發明所述的機器人系統是在方案1中，其特征在于所述夾持執行部 執行的夾持所述夾持物體的方法是，在具備1個具有5根手指的所述手部的所述手 臂部時，為單手3根手指夾持、單手5根手指夾持、單手整體夾持中的任何一個； 在具備2個具有5根手指的所述手部的所述手臂部時，為單手3根手指夾持、單手 5根手指夾持、單手整體夾持、雙手整體夾持、雙臂整體夾持中的任何一個。
方案10的發明所述的機器人系統是在方案1中，其特征在于所述機器人控制 部具備，在具有在夾持所述夾持物體移動時，根據所述夾持物體的移動量，對用于 移動的機器人的部位即所述手部、所述手臂部、機器人本體進行移動的移動機構時， 選擇所述移動機構的夾持物體移動處理部。
方案ll的發明所述的機器人系統是在方案10中，其特征在于所述機器人控
制部具備，在夾持戶，夾持物體移動時，基于至所述手部或戶，手臂部中的各關節
的可動界限的余量分配用于所述夾持物體的移動的機器人的所述各部位的移動量的 移動量分配部。
根據方案l所述的發明，根據圖像信息識另峽持物體的大小及形狀，通過已判 定的方法執行夾持，使用各傳感器的信息進行夾持方法的修正，因此，能防止產生 過度的夾持力，減小使夾持物體壓潰或者滑落的危險，能以最合適的夾持方法和夾 持力穩定夾持夾持物體。
另外，根據方案2所述的發明，頓夾持物體進行夾持時，通過將與夾持物體
相關的固有的屬性信息作為夾持物體數據存儲保持，能省去下一次夾持時判定夾持 方法的處理，因此，能迅速提案處理夾持方法。
另外，根據方案3所述的發明，在對夾持物體進行夾持時，通過將夾持物體的 大小、形狀、質量、顏色深淺這樣的與夾持物體相關的1個以上數據及與夾持方法 相關的數據作為夾持物體數據存儲保持，能省去下一次夾持時判定夾持方法的處理， 因此，能迅速提案處理夾持方法。
另外，根據方案4所述的發明，由于具備測量軀干部所受的負荷的力傳感器與 測量手臂部所受的負荷的手臂部力傳感器，所以在通過抱攏夾持時測量軀干部所受 的力與手臂部所受的負荷能控制抱緊力，能通過最合適的夾持力安全、穩定地進行 夾持。
另外，根據方案5所述的發明，由于能避免在不合理的姿勢 位置夾持，所以 能更穩定安全地對夾持物體進行夾持。
另外，根據方案6所述的發明，由于具備移動機構，所以在使手部移動至夾持 位置時能防止夾持物體與手部干涉。
另外，根據方案7所述的發明，對于明確不會^夾持的物體，無需嘗試夾持而提 示不能夾持，因此，可以回避危險。
另外，根據方案8所述的發明，由于根據夾持物體所具有的ID標簽識別夾持
物體，所以能迅速識別夾持物體。
另外，根據方案9所述的發明，能通過最合適的夾持方法安全、穩定地夾持。 另外，根據方案10戶腿的發明，育g通過最合適的夾持物體的移動方法安全、穩
定地移動己夾持的物體。
另外，根據方案ll所述的發明，通過最魏的夾持物體的移動方法，能避免機
器人的不合理的姿勢，同時，能安全、穩定地移動己夾持的物體。
圖1是表示實施本發明的機器人的構成的整體構成圖。 圖2是表示本發明的機器人系統中的機器人控制部的構成圖。 圖3是說明表示本發明第1實施例的機器人系統的動作的流程圖。 圖4是說明表示本發明第1實施例的機器人系統的詳細動作的流程圖。 圖5是關于表示本發明的機器人系統中的夾持方法之一的單手3根手指夾持的 說明圖。
圖6是關于表示本發明的機器人系統中的夾持方法之一的單手5根手指夾持的 說明圖。
圖7是關于表示本發明的機器人系統中的夾持方法之一的單手整體夾持的說明圖。
圖8是關于表示本發明的機器人系統中的夾持方法之一的雙手整體夾持的說明圖。
圖9是關于表示本發明的機器人系統中的夾持方法之一的雙臂整體夾持即抱攏 的說明圖。
圖10是表示本發明第2實施例的機器人系統的構成圖。
圖11是說明表示本發明第2實施例的機器人系統的動作的流程圖。圖12是說明表示本發明第3實施例的機器人系統的動作的流程圖。 圖13是表示本發明第4實施例的機器人系統中的機器人控制部的構成圖。 圖14是說明表示本發明第4實施例的機器人系統的動作的流程圖。 圖15是說明表示本發明第5實施例的機器人系統的動作的流程圖。 圖16是表示本發明第6實施例的機器人系統中的機器人控制部的構成圖。 圖17是說明表示本發明第6實施例的機器人系統中的夾持物體移動處理部的動 作的流程圖。
圖18是表示本發明第7實施例的機器人系統中的機器人控制部的構成圖。 圖19是應用表示現有技術的專利文獻1的夾持方法的機器人的整體構成圖。 圖20是表示現有技術的專利文獻1中的機器人系統的控制框圖。 圖21是說明表示現有技術的專利文獻2中的機器人系統的動作的流程圖。
符號說明
l一手部力傳感器；2—手部；3—手臂部；4一軀干部力傳繊；5—軀干部；6 一攝像機；7—機器人控制部；8 —圖像處理部；9一存儲部；10—手臂部力傳感器; ll一移動機構；12—夾持物體；21—夾持物體信息計算部；22—夾持方法判定部； 23—夾持執行部；24—傳感器信息處理部；25—夾持方法修正部；26—提示部；27 一夾持物體移動處理部；28—移動量分配部；101—^l器手；102—傳感器信號處理 部；103—控制計算機；104—驅動部；105—力傳感器；106—位置傳感器；107—接 觸傳感器；108—偏移傳感器；109—目標變形率設定；110—反作用力目標值設定； lll一變形率判斷；112—反作用力判斷。
具體實施例方式
以下，關于本發明的具體實施例基于附圖進行說明。
實施例1
圖1是表示實施本發明的機器人的構成的整體構成圖。
在圖1中，l是手部力傳感器，2是手部，3是手臂部，4慰區干部力傳感器， 5慰區干部，6是攝像機，7是機器人控帝嘟，8是圖像處理部，IO是手臂部力傳感 器，ll是移動機構。
以下，用圖l關于實施本發明的機器人的整體構成進行說明。 機器人的軀干部5具備2個手臂部3，配置有測量軀干部5上所受的負荷的軀 干部力傳感器4。各個手臂部3在前端具備手部2。手部2具備5根在前端具有手部 力傳感器1的手指。設置于機器人的軀干部5的2臺攝像機6測量夾持物體的形狀。 機器人控制部7控制手臂部3的動作。機器人的圖像處理部8處理通過攝像機6得 到的圖像。移動機構ll是使機器人的位置移動的部件。
再者，軀干部力傳感器4只要是能在較廣的范圍測量軀干部所受的負荷的傳感 器，也可以是除力傳感器以外的傳感器，另外，除軀干部5以外，例如也可以并用 測量施加在手臂部3的負荷的傳感器，如手臂部力傳感器10。
圖2是表示本發明的機器人系統中的機器人控制部的構成圖。 在圖2中，21是夾持物體信息計算部，22是夾持方法判定部，23是夾持執行 部，24是傳感器信息處理部，25是夾持方纟封參正部。另外，在圖2中，與圖l相同 的說明符號表示與圖1相同的構成元件，省略其說明。
以下，用圖2關于本發明的機器人系統中的機器人控制部7的構成進行說明。 用圖像處理部8處理由攝像機6得到的圖像，夾持物體信息計算部21基于來 自圖像處理部8的圖像信息計算出夾持物體的大小及形狀。夾持方法判定部22基于 來自夾持物體信息計算部21的夾持物體信息判定對夾持物體進行夾持的方法。夾持 執行部23根據來自夾持方法判定部22的夾持方法控制手臂部3，執行夾持物體的 拿起。傳感器信息處理部24以1個以上的組合處理夾持執行時各傳感器信息，控制
夾持力。夾持方纟封參正部25基于該^[專感器信息處理結果修正夾持方法，修正對夾持
物體進行夾持的方法。
圖3是說明表示本發明第1實施例的機器人系統的動作的流程圖。
以下，用圖3關于本發明中的tl器人系統的動作，首先說明其概要。
首先，在步驟ST1中，夾持物體信息計算部21通過由攝像機6得到的圖像計
算出夾持物體的大小及形狀。
接著，在步驟ST2中，夾持方法判定部22根據計算出的夾持物體的大小臨時
提案夾持方法。
接著，在步驟ST3中，夾持執行部23用已判定的夾持方法實際進行夾持，執 行夾持物體的拿起。
接著，在步驟ST4中，傳感器信息處理部24收集用于判斷在根據夾持時的力賴* 動即各力傳感器的信息判定的夾持方法中，由于滑動'不穩定等而無法夾持的信息。
接著，在步驟ST5中，傳感器信息處理部24根據在步驟ST4中得至啲信息， 測量用手指 手夾持時指尖上所受的力并控制夾持力，測量用兩手臂整體夾持時軀 干部所受的力并控制抱緊力。
最后，在步驟ST6中，夾持方法修正部25判斷用在步驟ST2中判定的夾持方 法及在步驟ST5中控制的夾持力是否可以對夾持物體進行夾持，在判斷為不能夾持 時修正在步驟ST2中判定的夾持方法，根據已修正的夾持方法，再次反復執行步驟 ST2 步驟ST6直至判斷為可以夾持，在現有的機器人構成中，如果判斷為不能夾 持，則放棄夾持。
圖4是說明表示本發明第1實施例的機器人系統的詳細動作的流程圖，以具備 具有5根手指的手部，具備2個機器人手臂部的上述圖1所示的機器人為例。
另外，圖5是關于表示本發明的機器人系統中的夾持方法之一的單手3根手指 夾持的說明圖，圖6是關于表示本發明的機器人系統中的夾持方法之一的單手5根 手指夾持的說明圖，圖7是關于表示本發明的機器人系統中的夾持方法之一的單手
整體夾持的說明圖，圖8是關于表示本發明的機器人系統中的夾持方法之一的雙手 整體夾持的說明圖，圖9是關于表示本發明的機器人系統中的夾持方法之一的雙臂 整體夾持即抱攏的說明圖。另外，在圖5、圖6、圖7、圖8中，12是夾持物體。
以下，用圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9,關于本實施例的機器人系統中 的夾持動作，對在識別出夾持物體的形狀 大小之后至實現穩定的夾持的詳細流程 進行說明。
在步驟ST11中，夾持物體信息計算部21根據由攝像機6得到的圖像信息，計
算出夾持物體的大小及形狀。
在步驟ST12中，夾持方法判定部22根據計算出的夾持物體的大小及形狀，判
斷是否可以通過手臂部及手部的尺寸或能力用單手夾持。
在步驟ST12中判斷出可以用單手夾持時，在步驟ST13中，判斷是否可以用圖 5所示的3根手指夾持。在步驟ST13中判斷為可以用3根手指夾持時，在步驟ST14 中作為已判定的夾持方法選擇"用3根手指夾持"。在步驟ST13中判斷為不能用3 根手指夾持時，在步驟ST15中判斷根據圖像信息是否可以用圖6所示的5根手指 夾持。在步驟ST15中判斷為可以用5根手指夾持時，在步驟ST16中作為已判定的 夾持方法選擇"用5根手指夾持"，在步驟ST15中判斷為不能用5根手指夾持即需 要用單手整體夾持時，在步驟ST17中作為已判定的夾持方法選擇如圖7所示的"用 單手整體夾持"。
另一方面，在上述的步驟ST12中，在判斷為不能用單手夾持時，在步驟ST18 中，判斷是否可以用圖8所示的雙手夾持。在步驟ST18中判斷為可以用雙手夾持 時，在步驟ST19中，作為己判定的夾持方法選擇"用雙手夾持"。另外，在步驟ST18 中判斷為不能用雙手夾持即需要用雙臂整體夾持時，在步驟ST20中作為已判定的 夾持方法選擇如圖9所示的"用雙臂整體夾持"即抱攏。
夾持執行部23根據在以上所述的步驟ST11 20的步驟中由夾持方法判定部 22判定的夾持方法實際執行夾持，在傳感器信息處理部24中，根據由各傳感器測 量的傳感器部的反作用力或滑動，判斷已判定的夾持方法是否妥當即是否可以夾持， 采用傳感器信息進行夾持力的控制，在判斷為夾持力較弱時，通過夾持方法修正部 25修正為上一級的夾持方法。S卩，在臨時提案用3根手指夾持時，則在步驟ST21 中提案用5根手指的夾持方法；若是臨時提案用5根手指夾持，則在步驟ST22中 提案用單手整體夾持；若是臨時提案單手整體夾持，則在步驟ST23中提案用雙手 夾持；若是臨時提案用雙手夾持，則在步驟ST24中修正為用雙臂夾持即抱攏。
反復進行步驟ST21 24的修正，直至判斷為通過各傳感器的測量值可以夾持， 然后實際執行夾持。
此時，在除用雙臂夾持即抱攏以外的夾持方法時，在步驟ST26中測量手部力 傳感器1所受的力并控制夾持力，以使其成為所需的最小夾持力；在用兩臂進行夾 持時，在步驟ST27中通ai區干部力傳感器4測量軀干部所受的力并控制夾持力， 以使其成為所需的最小夾持力即抱攏力。另外，在即使用雙臂也不能夾持時，在步 驟ST25中判斷為不能夾持。
本實施例所涉及的機器人系統，通過這種構成及動作，能防止發生過度的夾持 力，減小使夾持物體壓潰或者滑落的危險，能用最合適的夾持方法和夾持力穩定夾 持夾持物體。
實施例2
圖10是表示本發明第2實施例的機器人系統的構成圖。
在圖10中，9是存儲部。另外，與圖1相同的說明符號表示與圖1相同的構成 元件，省略其說明。
本實施例與第1實施例的不同點是，本實施例的機器人系統具備，在夾持了夾 持物體時，將與夾持物體相關的固有屬性信息即夾持物體的大小、形狀、質量、顏
色深淺這樣的與夾持物體相關的1個以上的數據及與夾持方法相關的數據作為夾持 物體數據存儲、保持的存儲部9。
圖11是說明表示本發明第2實施例的機器人系統的動作的流程圖。另外，與 表示第1實施例的圖4相同的步驟ST序號的符號表示與圖4相同的處理內容。本 實施例的機器人系統的動作與第1實施例的不同點是，在第1實施例的步驟ST11 之前具有以下敘述的步驟ST31、 32。
以下，用圖11關于本實施例的機器人系統的動作進行說明。
首先，在步驟ST31中，在機器人接近夾持物體時，識別夾持物體。
接著，在步驟ST32中，比較在步驟ST31中識別的夾持物體與在夾持時存儲保 持于存儲部9中的識別夾持物體所需要的夾持物體數據，判斷以前是否曾夾持過。
步驟ST32的判斷結果，在是以前曾夾持過的夾持物體時，在步驟ST33中從第 1實施例的步驟ST11跳過步驟ST20，從存儲部9的夾持物體數據中調出與夾持相 關的數據，判定該調出的夾持方法。以后的順序與在第1實施例中所示的步驟 ST21 27相同，因此省略說明。
另一方面，步驟ST32的判斷結果，在不是以前曾夾持過的夾持物體時，進行 與第1實施例相同的處理即圖4所示的步驟ST11 27的處理。
再者，作為在步驟ST31中識別夾持物體的方法，既可以使用機器人所具備的 攝像機6，也可以使用其它方法，例如在夾持物體信息計算部21上設置ID標簽讀 取部(未圖示)，根據夾持物體所具備的ID標簽識別夾持物體，只要是能識別夾持 物體的東西，則不限于此。
這樣，本實施例所涉及的機器人系 取如下的方法在夾持時將夾持物體的 信息存儲保持于存儲部9，在夾持過去曾夾持過的夾持物體時，通過調出該存儲信 息，省略識別夾持物體的形狀之后至判定夾持方法的步驟，因此，能縮短夾持之前 的時間。
實施例3
本實施例中的機器人系統的構成由于與表示第1實施例的圖1、圖2相同，所 以省略其說明。
本實施例的機器人系統與第1實施例的不同點是，本實施例將根據由攝像機6 的圖像得到的夾持物體的大小及形狀判定夾持位置的動作即步驟ST41放置于第1 實施例的步驟ST11與步驟ST12之間。
圖12是說明表示本發明第3實施例的機器人系統的動作的流程圖。另外，與表 示第1實施例的圖4相同的步驟ST序號的符號表示與圖4相同的處理內容。
以下，用圖12說明本實施例的機器人系統中的動作。
在步驟ST11中，用由攝像機6得到的圖像計算出夾持物體的大小及形狀，在 步驟ST41中判定根據其大小 形狀判斷為最合適的夾持位置 姿勢。例如，在具 有把手時不是夾持夾持物體的重心而是夾持把手。以后的步驟，由于與表示第l實 施例的圖4的步驟ST12 27相同，所以省略說明。
這樣，本實施例涉及的機器人系統，由于實現根據夾持物體的大小 形狀判定 夾持時的位置，姿勢，所以能避免在不合理的姿勢，位置夾持，與模糊地夾持相比， 能以更小的夾持力更穩定地夾持物體。
實施例4
圖13是表示本發明第4實施例的機器人系統中的機器人控制部的構成圖。 在圖13中，26是提示部。另外，與表示第1實施例的圖1、圖2相同的說明符 號表示與圖l、圖2相同的構成元件，省略其說明。 本實施例的特征如下。
艮卩，本實施例的機器人系統中的機器人控制部7具備，基于夾持物體信息判斷 是否可以夾持，在判斷為不能夾持時提示不能夾持的提示部26。
圖14是說明表示本發明第4實施例的機器人系統的動作的流程圖。另外，與表
示第1實施例的圖4相同的步驟ST序號的符號表示與圖4相同的處理內容。 以下，用圖14說明本實施例的機器人系統中的動作。
在步驟STll中，在用由攝像機6得到的圖像計算出夾持物體的大小及形狀后， 在步驟ST51中判斷根據夾持物體的大小 形狀用兩臂是否可以夾持，在判斷為用 兩臂也不能夾持時，不進行夾持方法的判定及夾持的執行，即不進行步驟ST12 27 的處理動作，在步驟ST52中提示不能夾持。
另外，該提示部26所涉及的提示方法，警報音的發音、表示不能夾持的動作等， 只要不存在危險，則不限定方法。
這樣，本實施例涉及的機器人系統，如果判斷為不會樹夾持物體進行夾持，則 省略夾持方法的判定及夾持的執行，因此，會^縮短在識別夾持物體之后至判斷為不 能夾持的處理時間，另外，對于明確不能夾持的物體，不進行夾持而提示不能夾持， 因此，可以回避危險。
實施例5
本實施例中的機器人系統的構成，由于與表示第1實施例的圖1、圖2相同， 所以省略其說明。
本實施例與第1實施例不同點如下。
艮口，在本實施例中基于由攝像機6的圖像得到的夾持物體的大小及形狀，使用 移動機構11將夾持物體向容易夾持的位置移動。艮口，在第1實施例的步驟ST11與 步驟ST12之間具有判斷是否使機器人的位置移動的步驟ST60與使用移動機構11 使機器人位置移動的步驟ST61 。
圖15是說明表示本發明第5實施例的機器人系統的動作的流程圖。另外，與表 示第1實施例的圖4相同的步驟ST序號的符號表示與圖4相同的處理內容。
以下，用圖15說明本實施例的機器人系統中的動作。
在步驟STll中，在用由攝像機6得到的圖像計算出夾持物體的大小及形狀后，
在步驟ST60中，根據其大小 形狀判斷使機器人的位置移動能否容易 安全地將 手部2移動至夾持位置，在判斷為使機器人的位置移動容易，安全時，在步驟ST61 中，用移動機構11使機器人的位置移動。例如，在夾持比重較重的較小的物體時， 由于在接超區干部5的位置夾持較安全，所以在識別夾持物體之后用移動機構11 接近夾持物體。以后的步驟，由于與第1實施例的圖4的步驟ST12 27相同，所 以省略其說明。
這樣，本實施例涉及的機器人系統，在識別出夾持物體的大小 形狀之后，由 于實現用移動機構11調節機器人的位置，所以在使手部移動至夾持位置時，能防止 夾持物體與手部發生干涉，能容易 安全地夾持物體。
實施例6
圖16是表示本發明第6實施例的機器人系統中的機器人控制部的構成圖。 在圖16中，27是夾持物體移動處理部。另外，與表示第l實施例的圖l、圖2 相同的說明符號表示與圖l、圖2相同的構成元件，省略其說明。 本實施例的特征如下。
艮P，機器人控制部7具備，在具有在夾持夾持物#:移動時，根據夾持物體的移 動量，對用于移動的機器人部位即手部2、手臂部3、機器人本體進行移動的移動機 構11時，選擇移動機構11的夾持物體移動處理部27。
圖17是說明表示本發明第6實施例的機器人系統中的夾持物體移動處理部的動 作的流程圖。
以下，用圖17說明本實施例的機器人系統中的夾持物體移動處理部27的動作。 在用夾持執行部23進行夾持的執行時，例如在接收到來自教導器(未圖示)或 傳感器信息處理部24的{言息所產生的回 擾指令等的夾持物體移動指令時，在步 驟ST1001中判斷該夾持的執行是否是已完成夾持的動作，在未完成夾持時以來自 各傳感器的傳感器信息為基礎通過傳感器信息處理部24控制夾持力，在判斷出需要
通過夾持方法修正部25對夾持方法進行修正時，修正夾持方法。在步驟ST1001中， 判斷出該夾持的執行為已完成夾持的動作時，在步驟ST1002中，判斷剛剛接收的 夾持物體的移動指令所產生的移動量是否為僅通過手部2可以完成的移動量。在移 動量未超過手部2的可動范圍時，在步驟ST1003中僅通過手部2移動夾持對象物； 在超過手部2的可動范圍時，在步驟ST1004中，判斷剛剛接收的夾持物體的移動 指令所產生的移動量是否為僅通過手臂部3可以完成的移動量。在移動量未超過手 臂部3的可動范圍時，在步驟ST1005中僅通過手臂部3移動夾持對象物，在超過 手臂部3的可動范圍時，在步驟ST1006中，通過移動機構ll移動夾持對象物。
這樣，本實施例涉及的機器人系統，如果在對夾持物體進行夾持時接收到夾持 物體的移動指令，則考慮各移動方法的可動范圍來確定移動方法，因此，能通過最 合適的夾持物體的移動方法安全、穩定地移動已夾持的物體。
實施例7
圖18是表示本發明第7實施例的機器人系統中的機器人控制部的構成圖。 在圖18中，28是移動量分配部。另外，與表示第6實施例的圖16相同的說明 符號表示與圖16相同的構成元件，省略其說明。 本實施例與第6實施例不同點如下。
艮P，本實施例的機器人控帝榔7具備，在夾持夾持物體移動時，基于至手部2 *及手臂部3的各關節的可動界限的余量，分配用于夾持物體移動的機器人的各部 位的移動量的移動量分配部28。
以下，用圖18說明本實施例的機器人系統中的移動量分配部28的動作。 機器人控制部7在接收到使被夾持的物體移動的指令時，移動量分配部28使至 可動界限具有余量的部^(立優先分配移動量，以免夾持物體移動處理部27處理的各部 位的移動量在各部位分配不合理。例如，在某種夾持姿勢下，在受指令的夾持物體 的移動量為15mm，手部至可動界限具有20mm的余量，手臂部至可動界限具有lOmm的余量的情況下，使手部僅移動10mm，手臂部僅移動5mm。
這樣，本實施例涉及的機器人系統，在接收了使已夾持的物體移動的指令時，
由于分配移動量，以免移動量在各部位分配不合理，所以能通過最合適的夾持物體
的移動方法來避免機器人不合理的姿勢，同時，能安全、穩定地移動已夾持的物體。 由于本發明的機器人系統是采用攝像機圖像與指尖或軀干部的傳感器信息來
判定夾持方法的構成，所以能防止產生過度的夾持力，因此，也能應用于進行與人
類協調作業這種用途的機器人裝置。
權利要求
1.一種機器人系統，具備具備前端具有手部力傳感器(1)的手指的手部(2)；前端具備所述手部(2)的一個或多個手臂部(3)；具備所述手臂部(3)，配置有軀干部力傳感器(4)的軀干部(5)；測量夾持物體的形狀的攝像機(6)；控制所述手臂部(3)的動作的機器人控制部(7)；及處理由所述攝像機(6)得到的圖像的圖像處理部(8)，其特征在于所述機器人控制部(7)，具備基于來自所述圖像處理部(8)的圖像信息計算出所述夾持物體的大小及形狀的夾持物體信息計算部(21)；基于所述計算出的夾持物體信息判定夾持所述夾持物體的方法的夾持方法判定部(22)；用所述已判定的夾持方法執行拿起所述夾持物體的夾持執行部(23)；以1個以上的組合處理所述執行時的各傳感器信息，控制夾持力的傳感器信息處理部(24)；及基于所述傳感器信息處理結果修正夾持所述夾持物體的方法的夾持方法修正部(25)。
2. 根據權利要求1所述的機器人系統，其特征在于具備在夾持所述夾持物體時，以與所述夾持物體相關的固有的屬性信息作為夾持物體數據存儲保持的存儲部(9)。
3. 根據權利要求2所述的機器人系統，其特征在于-在夾持所述夾持物體時存儲于所述存儲部(9)的所述夾持物體數據是夾持 物體的大小、形狀、質量、顏色深淺這樣的與所述夾持物體相關的1個以上的 數據及與夾持方法相關的數據。
4. 根據權利要求1所述的機器人系統，其特征在于所述手臂部(3)具備測量所述手臂部(3)所受的負荷的手臂部力傳感器 (10)，所述機器人控制部(7)將所述手臂部力傳感器(10)與所述軀千部力傳感 器(4)并用使用于夾持力的控制。
5. 根據權利要求1所述的機器人系統，其特征在于所述夾持方法判定部(22)是基于通過所述夾持物體信息計算部(21)計算出的夾持物體信息計算出所述夾持物體的夾持位置，判定夾持方法的部件。
6. 根據權利要求1所述的機器人系統，其特征在于具備基于由所述攝像機(6)的圖像得到的所述夾持物體的大小及形狀將所述夾持物體向容易夾持的位置移動的移動機構(11)。
7. 根據權利要求1所述的機器人系統，其特征在于所述機器人控制部(7)具備基于所述夾持物體信息判斷是否可以夾持，在 判斷為不能夾持時提示不能夾持的提示部(26)。
8. 根據權利要求1所述的機器人系統，其特征在于所述夾持物體信息計算部(21)具備根據所述夾持物體所具有的ID標簽識 別所述夾持物體的ID標簽讀取部。
9. 根據權利要求1所述的機器人系統，其特征在于 所述夾持執行部(23)執行的夾持所述夾持物體的方法是， 在具備1個具有5根手指的所述手部(2)的所述手臂部(3)吋，為單手3根手指夾持、單手5根手指夾持、單手整體夾持中的任何一個，在具備2個具有5根手指的所述手部(2)的所述手臂部(3)時，為單手3 根手指夾持、單手5根手指夾持、單手整體夾持、雙手整體夾持、雙臂整體夾 持中的任何一個。
10. 根據權利要求1所述的機器人系統，其特征在于 所述機器人控制部(7)具備，在具有在夾持所述夾持物體移動時，根據所述夾持物體的移動量，對用于移動的機器人的部位即所述手部(2)、所述手臂 部(3)、機器人本體進行移動的移動機構(11)時，選擇所述移動機構(11) 的夾持物體移動處理部(27)。
11. 根據權利要求10所述的機器人系統，其特征在于 所述機器人控制部(7)具備，在夾持所述夾持物體移動時，基于至所述手部(2)或所述手臂部(3)中的各關節的可動界限的余量分配用于所述夾持物 體的移動的機器人的所述各部位的移動量的移動量分配部(28)。
全文摘要
本發明提供一種通過最合適的夾持方法及夾持力，能安全、穩定地進行物體夾持的機器人系統。機器人控制部(7)，具備基于來自圖像處理部(8)的圖像信息計算出夾持物體的大小及形狀的夾持物體信息計算部(21)；基于計算出的夾持物體信息判定對夾持物體進行夾持的方法的夾持方法判定部(22)；用已判定的夾持方法執行拿起夾持物體的夾持執行部(23)；以1個以上的組合處理執行時的各傳感器信息，控制夾持力的傳感器信息處理部(24)；及基于傳感器信息處理結果修正對夾持物體進行夾持的方法的夾持方法修正部(25)。
文檔編號B25J15/08GK101360588SQ20078000165
公開日2009年2月4日 申請日期2007年1月19日 優先權日2006年2月2日
發明者中元善太, 半田博幸, 松熊研司 申請人:株式會社安川電機