紧固装置、机器人系统以及紧固方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将多个紧固构件紧固至工件的紧固装置、机器人系统以及紧固方法。
【背景技术】
[0002]已知如下一种机器人:能够基于拍摄得到的工件等物体的图像数据，将例如螺栓这样的紧固构件紧固至物体(例如，日本特开平5-293725号公报和日本特开2003-225837号公报)。
[0003]上述的专利文献所记载的机器人具备一个能够将紧固构件紧固至物体的紧固工具，在进行紧固作业的情况下，基于拍摄得到的物体的图像数据，将该紧固工具定位到形成于物体的紧固部位。因而，根据这种机器人，在需要对物体紧固多个紧固构件的情况下，需要使一个紧固工具对于形成于物体的多个紧固部位分别依次进行定位，因此导致紧固作业会耗费大量的时间。
[0004]另外，以往，还已知具备多个紧固工具的机器人，但是在这种机器人中，紧固工具之间的距离(即间距)是固定的。因而，在这种以往的机器人中，在需要对具有各种间距的物体紧固多个紧固构件的情况下，无法根据形成于物体的紧固部位之间的间距来变更紧固工具的间距，因此也无法高效地进行紧固作业。
【发明内容】
[0005]在本发明的一个方式中，用于将多个紧固构件紧固至具有多个紧固部位的物体的该紧固部位的紧固装置具备:多个紧固工具；移动机构，其使多个紧固工具相互相对地移动；摄像部，其拍摄多个紧固部位；紧固位置计算部，其基于由摄像部拍摄得到的多个紧固部位的图像数据来计算多个紧固部位的位置；以及移动控制部，其对移动机构进行控制，使得移动机构基于所计算出的多个紧固部位的位置使至少一个紧固工具移动，以使各个紧固工具被配置于能够将紧固构件紧固至对应的紧固部位的位置。
[0006]多个紧固工具也可以包括被固定的第一紧固工具以及能够相对于该第一紧固工具移动的第二紧固工具。在这种情况下，移动控制部对移动机构进行控制，使得移动机构使第二紧固工具相对于第一紧固工具移动，以使第一紧固工具和第二紧固工具之间的距离变得与多个紧固部位中的第一紧固部位和第二紧固部位之间的距离相等。
[0007]紧固装置也可以还具备基座部，第一紧固工具固定于该基座部。移动机构也可以包括:轨道部，其设置于基座部；工具保持部，其以能够移动的方式安装于轨道部，保持第二紧固工具；以及动力部，其使工具保持部沿轨道部移动。紧固装置也可以还具备:多个工具驱动部，该多个工具驱动部对多个紧固工具分别进行旋转驱动；以及旋转控制部，其对多个工具驱动部进行控制使得对多个紧固工具同时进行旋转驱动。
[0008]在本发明的其它方式中，机器人系统具备机器人手臂、对机器人手臂进行控制的机器人控制部以及上述的紧固装置。机器人控制部具有移动控制部，并且控制机器人手臂来使多个紧固工具与物体相对定位。
[0009]多个紧固工具也可以安装于机器人手臂。在这种情况下也可以是，通过机器人手臂的动作而多个紧固工具移动到对物体执行紧固作业的位置。或者，多个紧固工具也可以被配置于远离机器人手臂的位置。在这种情况下也可以是，机器人手臂把持物体来进行动作，由此使物体移动到多个紧固工具执行紧固作业的位置。另外，机器人控制部也可以基于图像数据来控制机器人手臂的动作。
[0010]在本发明的另一方式中，用于利用具有多个紧固工具的紧固机将多个紧固构件紧固至具有多个紧固部位的物体的该紧固部位的紧固方法具备以下步骤:拍摄多个紧固部位；基于拍摄得到的多个紧固部位的图像数据来计算多个紧固部位的位置；以及基于所计算出的多个紧固部位的位置使至少一个紧固工具移动，以使各个紧固工具被配置于能够将紧固构件紧固至对应的紧固部位的位置。
[0011]多个紧固工具也可以包括第一紧固工具以及能够相对于该第一紧固工具移动的第二紧固工具。在这种情况下也可以是，计算多个紧固部位的位置的步骤包括:基于图像数据来计算多个紧固部位中的第一紧固部位与第二紧固部位之间的距离。
[0012]另外，也可以是，使紧固工具移动的步骤包括:使第二紧固工具相对于第一紧固工具移动，以使第一紧固工具和第二紧固工具之间的距离变得与第一紧固部位和第二紧固部位之间的距离相等。
[0013]该紧固方法也可以还具备利用机器人手臂使多个紧固工具与物体相对定位的步骤。多个紧固工具也可以安装于机器人手臂。在这种情况下也可以是，使多个紧固工具与物体相对定位的步骤包括:通过机器人手臂的动作，将多个紧固工具移动到对物体执行紧固作业的位置。
[0014]或者，多个紧固工具也可以被配置于远离机器人手臂的位置。在这种情况下也可以是，使多个紧固工具与物体相对定位的步骤包括:利用机器人手臂来把持并搬运物体，使该物体移动到多个紧固工具执行紧固作业的位置。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统的框图，
[0016]图2是图1所示的紧固机的放大图，
[0017]图3A是表示图1所示的物体的俯视图，
[0018]图3B表示以图3A中的线b-b剖切得到的物体的剖视图，
[0019]图4是表示图1所示的机器人系统的动作方法的流程图，
[0020]图5是表示图4的步骤Sll的详情的流程图，
[0021]图6A是用于说明图4的步骤SI和图5的步骤SI 12的图，是表示步骤SI中的紧固工具的移动前后的状态的图，
[0022]图6B表示从图6A中的箭头b观察图6A所示的紧固机和物体所得的图，
[0023]图7是表示图4的步骤S8开始时的紧固工具和物体的配置的图，
[0024]图8是本发明的其它实施方式所涉及的机器人系统的框图，
[0025]图9是表示图8所示的机器人系统的动作方法的流程图，
[0026]图10是表示图9的步骤SlT的详情的流程图，
[0027]图11是用于说明图9的步骤SI’的图，表示步骤SI’中的紧固工具的移动前后的状态，
[0028]图12是表示图9的步骤S8开始时的紧固工具和物体的配置的图。
【具体实施方式】
[0029]下面，基于附图来详细说明本发明的实施方式。首先，参照图1来说明本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统10。本实施方式所涉及的机器人系统10是用于对物体A紧固作为紧固构件的多个螺栓B的机器人系统。
[0030]机器人系统10具备螺栓紧固用的机器人11以及控制机器人11的机器人控制部12。机器人控制部12直接或间接地控制构成机器人11的各要素。机器人11例如是具有多个关节轴的垂直多关节型机器人，具备机器人手臂13、驱动机器人手臂13的机器人手臂驱动部14以及紧固装置100。
[0031]机器人手臂13与能够绕铅垂轴旋转的旋转躯干(未图示)连结，包括安装于旋转躯干的下臂部(未图示)和安装于下臂部的前臂部13a。前臂部13a的顶端处安装有手腕部15。机器人手臂驱动部14根据来自机器人控制部12的指令对设置于机器人手臂13的关节轴的伺服电动机进行驱动，由此使机器人手臂13动作。
[0032]紧固装置100具备:紧固机101，其将螺栓B紧固至物体A ;移动控制部102，其用于控制后述的移动机构的移动；紧固位置计算部103，其计算应该紧固螺栓B的物体A上的紧固部位的位置；以及摄像部104，其用于拍摄物体A。此外，在本实施方式中，机器人控制部12承担移动控制部102和紧固位置计算部103的功能。移动控制部102和紧固位置计算部103的功能的详情在后面叙述。
[0033]摄像部104包括例如由CXD或CMOS传感器构成的摄像元件以及对拍摄得到的被摄体的数据进行图像处理的图像处理部，对透过透镜而入射的被摄体像进行光电转换，并作为实施了图像处理的图像数据来输出。该摄像部104根据来自机器人控制部12的指令对物体A进行拍摄，并将物体A的图像数据发送到机器人控制部12。摄像部104例如固定设置于机器人手臂13，在拍摄物体A时，被定位于预先决定的位置。机器人控制部12将摄像部104的位置预先存储为三维空间中的坐标。
[0034]机器人系统10具备旋转控制部16，该旋转控制部16用于对设置于紧固机101的紧固工具111、112进行旋转驱动。旋转控制部16与机器人控制部12以能够通信的方式进行连接，与机器人控制部12相互通信并对紧固工具111、112进行旋转驱动，来将螺栓B紧固至物体A。
[0035]接着，参照图2来详细叙述紧固机101的结构。紧固机101具有与机器人手臂13的手腕部15连结的基座部110以及设置于基座部110的第一紧固工具111和第二紧固工具112。基座部110是沿轴Otl呈直线状延伸的棒状的构件。在基座部110的顶端侧的底部固定设置有从该底部向下方突出的第一工具保持部113。第一紧固工具111通过该第一工具保持部113而固定于基座部110。
[0036]另外，在基座部110的底部固定设置有从基座部110的基端部115沿轴Otl呈直线状延伸到第一工具保持部113附近的位置的轨道部114。轨道部114是中空的构件，在内部容纳有螺纹轴(未图示)。在基座部110的基端部1