[发明专利]用于控制视觉引导机器人组件的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求保护申请于2013年10月4日的美国临时申请No.61/886764的利益，所述临时申请全部结合于此作为参考。

政府许可权利

本发明是在由能源部颁发的合同号为DE-EE-0002217的政府支持下做出的。政府在本发明中具有一定的权利。

技术领域

本公开涉及一种用于控制机器人组件的方法和系统。

背景技术

至少一些制造过程使用机器人组件以组装某些设备。例如，可使用机器人组件组装电池。机器人组件包括至少一个能够在部件上执行动作(诸如钻孔或焊接)的可动机器人臂。常规的机器人组件使用允许机器人在预编程的位置以预编程的定向操作部件的精密的工具、夹具或托盘。刚性的、昂贵的部件定位还将机器人组件的灵活性限制到特定的或单个的设备。

具有用于部件定位的相机视觉的机器人组件是一种用于无需精确、昂贵部件定位硬件以组装部件，并且从而使得生产更加灵活且成本高效的新的方法。然而，捕捉和处理视觉图像耗费时间和适当的结构以获得机器人引导所需的精度和可靠性。因此，对于优化制造过程，并且从而最小化使用机器人系统完全组装设备所需要的时间来说，结合地控制机器人臂操作和视觉处理是有效的。

发明内容

本公开涉及一种使用相机控制机器人组件的方法。在当前公开的方法中，相机可被用于导引机器人组件的机器人臂的运动。通过使用当前公开的方法，在机器人臂在运动中时相机捕捉部件的图像，而不是等待机器人臂到达其目标位置，从而最小化制造过程的循环时间。

在实施例中，该方法包括主要过程，该过程包括以下步骤：致动机器人臂以在起始位置执行动作；将机器人臂从起始位置朝向第一位置移动；根据视觉处理方法确定在机器人臂到达第一位置时来自于第一位置的第一部件是否将准备好经受由机器人臂执行的第一动作；开始用于确定第二部件从第二位置的位置偏离和在机器人臂到达第二位置时第二部件经受由机器人臂执行的第二动作的准备度的视觉处理方法的执行；以及根据由视觉处理方法预确定的第一部件从第一位置的位置偏离而使用机器人臂在第一部件上执行第一动作。该步骤在下一个机器人组装循环中重复，其中第一位置和动作分别重新被指定为新的起始位置和动作，而第二部件、位置和动作分别作为新的第一部件、位置和动作，并且第二部件的位置偏离作为新的第一部件的位置偏离。

该方法还包括视觉处理方法，即在后台中持续工作的嵌入式处理过程，具有以下的步骤：从指定位置识别将要经历动作的下一个部件；检查相机是否准备好捕捉来自于指定位置的识别的部件的图像；检查是否识别的部件处于图像捕捉的位置处；当机器人臂朝向指定位置移动时使用相机从指定位置捕捉所识别的部件的图像；当机器人臂朝向指定位置移动时，至少部分地基于所识别部件的位置而确定所识别的部件从指定位置的位置偏离；设置所识别的部件从指定位置的状态，以准备好经受动作。

本公开还涉及一种用于控制机器人组件的系统。在实施例中，本系统包括机器人组件，该机器人组件包括机器人臂和可操作地联接到机器人臂的臂致动器。臂致动器构造为将机器人臂从第一位置移动到第二位置。该系统进一步包括传送组件，该传送组件包括多个传送带。每个传送带被构造为移动多个部件，包括第一部件和第二部件。该系统还包括视觉组件，该视觉组件包括多个相机。每个相机与至少一个传送带对齐。这样，每个相机构造为捕捉部件中的至少一个的图像。系统还额外地包括系统控制器，该系统控制器与臂致动器以及多个相机和传送带电通讯地连接。系统控制器被编程为执行以下指令：致动机器人臂以在起始位置执行动作；将机器人臂从起始位置朝向第一位置移动；根据视觉处理方法，确定在机器人臂到达第一位置时来自于第一位置的第一部件是否将准备好经受由机器人臂执行的第一动作；开始用于确定第二部件从第二位置的位置偏离和在机器人臂到达第二位置时的第二部件经受由机器人臂执行的第二动作的准备度的视觉处理方法的执行；以及根据由视觉处理方法预确定的第一部件从第一位置的位置偏离而使用机器人臂在第一部件上执行第一动作。该步骤在下一个机器人组装循环中重复，其中第一位置和动作分别重新被指定为新的起始位置和动作，而第二部件、位置和动作分别作为新的第一部件、位置和动作，并且第二部件的位置偏离作为新的第一部件的位置偏离。