JP2002166387A - Robot visual sense device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はロボット、人工衛
星、等に用いられる視覚装置に関し、宇宙機器用のロボ
ットや地上プラントの作業ロボット、プラントの各種設
備等に適用され、形状認識、距離認識、対象物の性状を
確実に把握して視覚装置にて検知するデータの信頼性を
向上させる装置である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a visual device used for a robot, an artificial satellite, etc., and is applied to a robot for space equipment, a work robot for a ground plant, various facilities of a plant, and the like. This is a device that reliably grasps the properties of an object and improves the reliability of data detected by a visual device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ロボットの一例を図７に示す。図におい
て、１は本体であり、下面に複数本の多機能アーム１
０，１１，１２，１３が設けられている。多機能アーム
１０は連結部１０ａ，１０ｂ，１０ｃで連結されて三次
元方向に自由に回動可能であり、同様に、多機能アーム
１１は連結部１１ａ，１１ｂ，１１ｃで、多機能アーム
１２は連結部１２ａ，１２ｂ，１２ｃで、又、多機能ア
ーム１３も連結部１３ａ，１３ｂ，１３ｃでそれぞれ連
結され、４本のアーム１０，１１，１２，１３を伸縮自
在に変化させて自由に移動できる構成である。2. Description of the Related Art An example of a robot is shown in FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a main body, and a plurality of multifunctional arms 1 are provided on a lower surface.
0, 11, 12, and 13 are provided. The multifunctional arm 10 is connected by connecting portions 10a, 10b, and 10c and can freely rotate in a three-dimensional direction. Similarly, the multifunctional arm 11 is the connecting portions 11a, 11b, and 11c, and the multifunctional arm 12 is The connecting parts 12a, 12b, and 12c and the multifunctional arm 13 are also connected by connecting parts 13a, 13b, and 13c, respectively, so that the four arms 10, 11, 12, and 13 can be freely moved by changing them freely. Configuration.
【０００３】各アーム１０，１１，１２，１３の連結部
１０ｃ，１１ｃ，１２ｃ，１３ｃには操作具２が連結さ
れている。操作具２には側面にカメラ３とライト４が取
付けられ、図示省略の制御装置によりライト４を点灯
し、カメラ３の映像を取り込んでデータ処理し、状況監
視及び位置の確認を行う。操作具２は構造体を取付けて
いる四隅のボルト頭、等を把持するアダプタを備え、又
はボルトを外し、アームを固定するためのネジアダプ
タ、等が装着されている。このような構造のロボットに
は制御装置、即ち、制御用ＣＰＵ１４を有し、各多機能
アーム１０〜１３の各連結部のモータの駆動や、アーム
先端の操作具２の操作を制御し、ロボット本体１を構造
体に沿って操作具２で構造体の突起物、例えばボルト頭
を把持して多機能アーム１０〜１３を順次移動させ、作
動させるものである。このようなロボットは本体１内の
単一の制御用ＣＰＵ１４により各アームの運動を統轄し
て制御している。ロボットには各連結部の各々に三次元
方向の動きを行うモータや、各々の操作具を駆動させる
多数のモータ、アクチュエータが装備されている。又、
図示省略しているが、操作具２のカメラ３の他に、本体
１にはロボット視覚用としてカメラか又はレーザ計測装
置が装備されている。An operating tool 2 is connected to connecting portions 10c, 11c, 12c, and 13c of the arms 10, 11, 12, and 13, respectively. A camera 3 and a light 4 are attached to the side of the operation tool 2, and the light 4 is turned on by a control device (not shown), the image of the camera 3 is captured, data processing is performed, and status monitoring and position confirmation are performed. The operating tool 2 is provided with an adapter for gripping bolt heads at the four corners to which the structure is attached, or a screw adapter for removing the bolt and fixing the arm is mounted. The robot having such a structure includes a control device, that is, a control CPU 14, which controls the driving of the motors of the connecting portions of the multifunctional arms 10 to 13 and the operation of the operating tool 2 at the tip of the arm. The multifunction arms 10 to 13 are sequentially moved and actuated by gripping the main body 1 along the structure with the operating tool 2 and holding a projection of the structure, for example, a bolt head. In such a robot, the movement of each arm is controlled and controlled by a single control CPU 14 in the main body 1. The robot is equipped with a motor that moves in a three-dimensional direction at each of the connecting portions, and a number of motors and actuators that drive each operating tool. or,
Although not shown, in addition to the camera 3 of the operation tool 2, the main body 1 is equipped with a camera or a laser measurement device for robot vision.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前述のように、現在計
画されている宇宙での作業ロボットには視覚装置が設け
られており、カメラからの画像信号、あるいはレーザ送
受信装置からの信号を制御用ＣＰＵへ取込み、画像処理
を行って周囲の物体の形状識別、距離計測を行ってい
る。しかし、現状のカメラでは、ロボットの進行方向、
又は限られた前方の視界範囲の視野はカバーできるが、
ロボットのアームが把持する底面や、左右、後方の障害
物の正確な形状や位置を認識するには充分ではなく、よ
り高精度でロボット周囲の地形や、障害物を総合的に識
別できる技術の開発が望まれていた。As described above, the currently planned working robot in space is provided with a visual device for controlling an image signal from a camera or a signal from a laser transmitting / receiving device. The image is taken into the CPU and subjected to image processing to perform shape identification and distance measurement of the surrounding objects. However, with the current camera, the direction of travel of the robot,
Or you can cover the field of view of the limited front view range,
It is not enough to recognize the exact shape and position of the bottom surface, the left, right, and rear obstacles held by the robot arm, and a technology that can comprehensively identify the terrain around the robot and obstacles with higher accuracy. Development was desired.
【０００５】そこで本発明は、ロボットが走行する下面
をレーザや電磁波によるビームで走査することにより、
障害物の存在や地形の状況を正確に把持でき、更に下面
のみならず、上面、両側面、前後のロボット全周囲もビ
ームの走査方式により周囲の状況を正確に把持し、この
情報をロボットのアームの制御へ反映させることができ
るロボット視覚装置を提供することを課題としてなされ
たものである。[0005] Therefore, the present invention is to scan the lower surface on which the robot travels with a beam of laser or electromagnetic waves,
It can accurately grasp the presence of obstacles and the state of the terrain.Furthermore, not only the bottom surface but also the top, both sides, and the entire circumference of the front and back robots can accurately grasp the surrounding conditions by the beam scanning method, and this information is An object of the present invention is to provide a robot visual device that can be reflected on the control of an arm.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために、次の（１）〜（５）の手段を提供する。The present invention provides the following means (1) to (5) in order to solve the above-mentioned problems.
【０００７】（１）本体に多関節を有するアームを複数
本備えてなるロボットにおいて、前記本体下面に取付け
られたレーザ計測装置と、同レーザ計測装置からのレー
ザビームを直交する面に向ってジグザグ状に走査する走
査駆動装置とを備えてなることを特徴とするロボット視
覚装置。(1) In a robot having a plurality of arms having multiple joints on a main body, a laser measuring device attached to the lower surface of the main body and a laser beam from the laser measuring device are zigzag toward a surface orthogonal to the laser measuring device. A robot visual device, comprising: a scanning drive device for scanning in a shape.
【０００８】（２）本体に多関節を有するアームを複数
本備えてなるロボットにおいて、下面に取付けられたレ
ーザ計測装置と、同レーザ計測装置からのレーザビーム
を直交する面に向って渦巻状に走査する走査駆動装置と
を備えてなることを特徴とするロボット視覚装置。(2) In a robot having a plurality of arms having multiple joints in a main body, a laser measuring device mounted on a lower surface and a laser beam from the laser measuring device spirally directed toward a plane orthogonal to the laser measuring device. A robot visual device, comprising: a scanning drive device for scanning.
【０００９】（３）本体に多関節を有するアームを複数
本備えてなるロボットにおいて、前記本体の前後、左
右、上下の面に取付けられた複数のレーザ計測装置と、
同レーザ計測装置からのビームを直交する面に向って任
意のパターンで走査する走査駆動装置とを備えてなるこ
とを特徴とするロボット視覚装置。(3) In a robot having a plurality of arms having multiple joints on a main body, a plurality of laser measuring devices mounted on front, rear, left, right, and upper and lower surfaces of the main body,
A scanning drive device for scanning a beam from the laser measurement device in an arbitrary pattern toward a plane orthogonal to the laser measurement device.
【００１０】（４）前記走査駆動装置はビームをジグザ
グ状に走査することを特徴とする（３）記載のロボット
視覚装置。(4) The robot visual device according to (3), wherein the scanning driving device scans the beam in a zigzag manner.
【００１１】（５）前記走査駆動装置はビームを渦巻状
に走査することを特徴とする（３）記載のロボット視覚
装置。(5) The robot visual device according to (3), wherein the scanning drive device scans the beam spirally.
【００１２】本発明の（１）では、レーザ計測装置は本
体の下面に取付けられており、レーザビームは本体の下
部へ向って発射される。同時に走査駆動装置はこのビー
ムをジグザグ状に走査するように駆動するので、本体下
部の地形や障害物の形状、距離が広範囲にわたって正確
に認識され、この結果はアームの駆動制御に反映されて
ロボットの正確な操作が可能となる。In (1) of the present invention, the laser measuring device is mounted on the lower surface of the main body, and the laser beam is emitted toward the lower part of the main body. At the same time, the scanning drive drives the beam so as to scan it in a zigzag manner, so the topography of the lower part of the main body and the shape and distance of obstacles can be accurately recognized over a wide range, and the result is reflected in the drive control of the arm and the robot Can be operated accurately.
【００１３】本発明の（２）では、レーザ計測装置は、
上記（１）の発明と同じく本体下面に取付けられてお
り、レーザビームは本体下部へ向って発射され、同時に
走査駆動装置はこのビームを渦巻状に走査するように駆
動する。従って、上記（１）の発明と同じく、本体下部
の地形や障害物の形状、距離が広範囲にわたって正確に
認識され、この結果は、アームの駆動制御に反映されて
ロボットの正確な操作が可能となる。According to (2) of the present invention, the laser measuring device comprises:
The laser beam is emitted toward the lower portion of the main body as in the invention of the above (1), and at the same time, the scanning drive device drives the beam to scan in a spiral. Therefore, similarly to the invention of the above (1), the terrain at the lower part of the main body and the shape and distance of the obstacle can be accurately recognized over a wide range, and the result is reflected in the drive control of the arm, enabling accurate operation of the robot. Become.
【００１４】本発明の（３）では、レーザ計測装置は、
本体の前後、左右、上下の面に取付けられているので、
ロボット本体の周囲３６０度の環境、障害物、等の物体
の形状、距離が総合的に把握できるのでロボットの操作
がより正確になされる。According to (3) of the present invention, the laser measuring device comprises:
Since it is mounted on the front, back, left, right, top and bottom surfaces,
The operation of the robot can be performed more accurately because the 360-degree environment around the robot body, the shape and the distance of an object such as an obstacle can be comprehensively grasped.
【００１５】本発明の（４）では、上記（３）の発明で
のビームの走査がジグザグ状になされ、又、本発明の
（５）では、ビームの走査が渦巻状になされるので、各
面におけるレーザ計測装置による物体の認識がより正確
になされ、上記（３）の発明の物体を認識する精度が一
層向上する。In (4) of the present invention, the scanning of the beam in the invention of (3) is performed in a zigzag manner, and in (5) of the present invention, the scanning of the beam is performed in a spiral form. The object is more accurately recognized on the surface by the laser measurement device, and the accuracy of recognizing the object according to the invention (3) is further improved.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基いて具体的に説明する。図１は本発明の実施
の第１形態に係るロボット視覚装置を装備したロボット
の側面図である。図において、ロボットは本体１、多機
能アーム１０，１１，１２，１３、各アームの連結部１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ及び操作
具２を有する構成は図７に示すロボットと同じであり、
本発明では本体１の下面にレーザ計測装置２０を装備し
たものである。Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a robot equipped with a robot visual device according to a first embodiment of the present invention. In the figure, a robot comprises a main body 1, multifunctional arms 10, 11, 12, and 13, and a connecting portion 1 of each arm.
0a, 10b, 10c, 11a, 11b, 11c, 12
The configuration including a, 12b, 12c, 13a, 13b, 13c and the operating tool 2 is the same as the robot shown in FIG.
In the present invention, a laser measuring device 20 is provided on the lower surface of the main body 1.
【００１７】レーザ計測装置２０はレーザのビームを図
２に示すように走査させてロボットが走行する地面の形
状を認識し、又距離も認識しロボットのアーム１０〜１
３の操作に反映しアーム操作を正確に行うものである。
レーザ計測装置２０としては、レーザレーダやレーザレ
ンジファインダ、レーザ送受信機、等が用いられ、レー
ザレーダの例では、レーザ送受系からレーザ光のパルス
を対象物へ発射し、戻ってきた反射光を受信して処理部
で送信したパルスでスタート時のクロックパルスと比較
することにより距離を求め、又、レーザビームを走査す
ることにより、方位や物体の形状を算出してデータ化
し、形状識別に用いられる。The laser measuring device 20 scans the laser beam as shown in FIG. 2 to recognize the shape of the ground on which the robot travels, and also recognizes the distance, and recognizes the robot arms 10-1.
The arm operation is accurately performed by reflecting the operation of the third operation.
As the laser measurement device 20, a laser radar, a laser range finder, a laser transceiver, or the like is used. In the example of the laser radar, a pulse of a laser beam is emitted from a laser transmission / reception system to an object, and the reflected light that returns is returned. The distance is obtained by comparing with the clock pulse at the start with the pulse received and transmitted by the processing unit, and by scanning the laser beam, the direction and the shape of the object are calculated and converted into data, and used for shape identification Can be
【００１８】図２はレーザビームの走査パターンを示
し、（ａ）は本発明の実施の第１形態に係るジグザグ状
の走査パターンを、（ｂ）は後述するように本発明の実
施の第２形態に係る渦巻き状の走査パターンをそれぞれ
示す。（ａ）においては、レーザ計測装置２０の照射ビ
ーム３０をＹ方向にＰ1 〜Ｐ2 の範囲で揺動させると共
に、Ｘ軸方向へ移動させ、ジグザグ状の走査パターンを
得る。又（ｂ）においてはレーザ計測装置の照射ビーム
３１を回転させると共に、半径方向へ移動させ、渦巻き
状の走査パターンを得るものである。FIG. 2 shows a scanning pattern of a laser beam, (a) shows a zigzag scanning pattern according to the first embodiment of the present invention, and (b) shows a second embodiment of the present invention as described later. 4 shows a spiral scanning pattern according to the embodiment. In (a), the irradiation beam 30 of the laser measurement device 20 is swung in the Y direction in the range of P 1 to P 2 and is moved in the X axis direction to obtain a zigzag scanning pattern. In (b), the irradiation beam 31 of the laser measurement device is rotated and moved in the radial direction to obtain a spiral scanning pattern.
【００１９】図３は本発明の実施の第１形態に係るレー
ザ計測装置のレーザビーム駆動部の機構を示し、（ａ）
はその側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ矢視図で
ある。両図において、本体１の底面には凹部１ａが形成
されており、前後両壁面には回転軸２３が配設され、回
転軸２３はＹ軸駆動部２１に一体的に固定され、Ｙ軸駆
動部２１と共に回動する。Ｙ軸駆動部２１に固定された
回転軸２３の端部には歯車２４が取付けられ、歯車２４
は歯車２５ａに係合し、歯車２５ａは回転切換装置２５
に連結されている。回転切換装置２５はモータ２６へ連
結してモータ２６により駆動され、モータ２６の一方向
の回転を一定の間隔ごとに正転、逆転を繰り返す駆動に
変換し、歯車２４を正、逆回転させる。FIG. 3 shows a mechanism of a laser beam drive unit of the laser measuring device according to the first embodiment of the present invention, and (a)
Is a side view thereof, and (b) is a view taken in the direction of arrows AA in (a). In both figures, a concave portion 1 a is formed on the bottom surface of the main body 1, and a rotating shaft 23 is provided on both front and rear wall surfaces, and the rotating shaft 23 is integrally fixed to a Y-axis driving unit 21, and the Y-axis driving It rotates with the part 21. A gear 24 is attached to an end of a rotating shaft 23 fixed to the Y-axis driving unit 21.
Is engaged with the gear 25a, and the gear 25a is
It is connected to. The rotation switching device 25 is connected to the motor 26 and is driven by the motor 26. The rotation switching device 25 converts the rotation in one direction of the motor 26 into a drive that repeats forward rotation and reverse rotation at regular intervals, and rotates the gear 24 forward and reverse.
【００２０】歯車２４の正転、逆転は歯車２５ａ，２
４、回転軸２３を介してＹ軸駆動部２１を動揺させ、Ｙ
軸駆動部２１は一定の時間ごとに＋Ｙ軸方向、−Ｙ軸方
向へ駆動される。一方、Ｙ軸駆動部２１下部には軸２７
が回転自在に取付けられており、軸２７はＸ軸駆動部２
２に一体的に固定されている。又、Ｙ軸駆動部２１内に
はモータ２８が取付けられ、モータ２８の回転軸２８ａ
には歯車２９が固定され、歯車２９は軸２７の係合部２
７ａに噛み合っている。モータ２８が回転すると、その
回転は軸２８ａ、歯車２９、係合部２７ａを介して軸２
７を回転させ、軸２７ａが回転するとＸ軸駆動部２２も
一体的に回転する。Ｘ軸駆動部２２にはレーザ計測装置
２０が取付けられており、Ｘ軸駆動部２２と共に回転す
る。The forward rotation and the reverse rotation of the gear 24 are performed by the gears 25a, 25
4. The Y-axis drive unit 21 is swung through the rotation shaft 23,
The axis driving section 21 is driven in the + Y axis direction and the −Y axis direction at regular intervals. On the other hand, the shaft 27
Is rotatably mounted, and the shaft 27 is connected to the X-axis driving unit 2.
2 are integrally fixed. Further, a motor 28 is mounted in the Y-axis driving unit 21 and a rotation shaft 28a of the motor 28 is provided.
The gear 29 is fixed to the engaging portion 2 of the shaft 27.
7a. When the motor 28 rotates, the rotation is transmitted to the shaft 2 via the shaft 28a, the gear 29, and the engaging portion 27a.
7 is rotated, and when the shaft 27a rotates, the X-axis drive unit 22 also rotates integrally. A laser measuring device 20 is attached to the X-axis drive unit 22 and rotates together with the X-axis drive unit 22.
【００２１】上記構成の実施の第１形態のロボット視覚
装置において、Ｘ軸駆動装置２１内のモータ２８を回転
させ、歯車２９、係合部２７ａ、軸２７を介してＸ軸駆
動装置２１を軸２７と共に一方向に回転させると、Ｘ軸
駆動装置２２に取付けられているレーザ計測装置２０が
Ｘ軸方向に回動する。同時に、モータ２６を回転させる
と、モータ２６の回転は、回転切換装置２５により一定
時間ごとに正転、逆転の回転に変換され、歯車２５ａ、
歯車２４を介して回転軸２３へ伝えられる。回転軸２３
はＹ軸駆動体２１と共に正転、逆転の回動を行い、Ｙ軸
駆動体２１に取付けられているＸ軸駆動体２２をＹ軸方
向へ往復動させる。In the robot visual device of the first embodiment having the above-described configuration, the motor 28 in the X-axis driving device 21 is rotated, and the X-axis driving device 21 is rotated through the gear 29, the engaging portion 27a, and the shaft 27. When rotated in one direction together with 27, the laser measuring device 20 attached to the X-axis driving device 22 rotates in the X-axis direction. At the same time, when the motor 26 is rotated, the rotation of the motor 26 is converted into forward rotation and reverse rotation at regular intervals by the rotation switching device 25, and the gears 25a,
It is transmitted to the rotation shaft 23 via the gear 24. Rotating shaft 23
Rotates forward and backward together with the Y-axis driving body 21 to reciprocate the X-axis driving body 22 attached to the Y-axis driving body 21 in the Y-axis direction.
【００２２】上記の駆動によりＸ軸駆動体２２に取付け
られているレーザ計測装置２０はＹ軸方向に往復動しな
がら、Ｘ軸方向へ移動するので図２（ａ）に示すように
Ｘ−Ｙ平面内で発射するビームをジグザグ状に照射する
ことができ、ロボットの下部の地形の状態を広範囲に走
査し、その反射波を受信して地形の形状や障害物の形
状、距離を正確に認識することができる。The laser measuring device 20 attached to the X-axis driving body 22 by the above-mentioned driving moves in the X-axis direction while reciprocating in the Y-axis direction, so that it is moved in the X-Y direction as shown in FIG. It can irradiate the beam emitted in a plane in a zigzag manner, scans the state of the terrain under the robot over a wide area, receives the reflected wave, and accurately recognizes the shape of the terrain, the shape of obstacles, and the distance can do.
【００２３】図４は本発明の実施の第２形態に係るロボ
ット視覚装置を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は、
（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。両図において、本
体１には凹部１ａが形成されており、凹部１ａの上部に
はモータ４０が取付けられ、モータ４０の軸４０ａは径
方向移動装置４１へ固定されている。径方向移動装置４
１の下部には軸４５が回転可能に取付けられ、回転軸４
５にはレーザ計測装置２０が一体的に結合されている。
又、径方向移動装置４１の内部にはモータ４２が取付け
られ、モータ４２の軸にはモータ歯車４３が取付けら
れ、モータ歯車４３には固定歯車４４が噛み合ってい
る。固定歯車４４はレーザ計測装置２０に一体的に固定
されている。FIGS. 4A and 4B show a robot visual device according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a front view thereof, and FIG.
It is BB sectional drawing in (a). In both figures, a concave portion 1a is formed in the main body 1, and a motor 40 is mounted on the upper portion of the concave portion 1a, and a shaft 40a of the motor 40 is fixed to a radial moving device 41. Radial moving device 4
A shaft 45 is rotatably attached to a lower portion of the rotating shaft 4.
The laser measuring device 20 is integrally connected to 5.
A motor 42 is mounted inside the radial moving device 41, a motor gear 43 is mounted on a shaft of the motor 42, and a fixed gear 44 meshes with the motor gear 43. The fixed gear 44 is integrally fixed to the laser measuring device 20.
【００２４】上記構成の実施の第２形態において、モー
タ４０が回転すると、後方移動装置４１を介してレーザ
計測装置２０を回転させる。同時に径方向移動装置４１
内のモータ４２を回転させると、モータ歯車４３、固定
歯車４４を介してレーザ計測装置２０を一方向に所定速
度で回動させる。これによりレーザ計測装置２０はレー
ザ光線を照射すると、レーザ光線は回転しながら径方向
へ移動するので、図２（ｂ）に示すように渦巻状の照射
を行い、ロボットの下部の地形を広範囲に走査し、その
反射波を受信して地形の形状や障害物の形状、距離を正
確に認識することができる。In the second embodiment of the above configuration, when the motor 40 rotates, the laser measuring device 20 is rotated via the backward moving device 41. At the same time, the radial moving device 41
When the motor 42 is rotated, the laser measuring device 20 is rotated at a predetermined speed in one direction via the motor gear 43 and the fixed gear 44. As a result, when the laser measuring device 20 irradiates the laser beam, the laser beam moves in the radial direction while rotating, so that a spiral irradiation is performed as shown in FIG. By scanning and receiving the reflected wave, the shape of the terrain, the shape of the obstacle, and the distance can be accurately recognized.
【００２５】図５は本発明の実施の第１，第２形態に係
る制御の系統図である。図において、レーザ計測装置２
０はレーザ送受信部５０からレーザ光線を発射し、その
反射波を受信する。５１はレーザ走査駆動部であり、図
３，図４に示す駆動機構によりレーザ光線を走査させ
る。５２はレーザ光線発振部であり、レーザ光線のビー
ムを発振する。５３は増幅部であり、レーザ送受信部５
０で受信したレーザ光線を増幅し制御装置５４へ入力す
る。FIG. 5 is a control system diagram according to the first and second embodiments of the present invention. In the figure, a laser measuring device 2
Numeral 0 emits a laser beam from the laser transmission / reception unit 50 and receives the reflected wave. Reference numeral 51 denotes a laser scanning drive unit, which scans a laser beam by the drive mechanism shown in FIGS. Reference numeral 52 denotes a laser beam oscillation unit that oscillates a laser beam. Reference numeral 53 denotes an amplifier, and the laser transmitter / receiver 5
At 0, the laser beam received is amplified and input to the control device 54.
【００２６】制御装置５４ではレーザ光線の反射波を入
力し、そのレーザ光線の信号から物体の形状解析、距離
の演算を行い、得られた形状、情報、距離の情報をアー
ムの駆動制御に反映させ多機能アーム１０の駆動部を６
０ａ〜６０ｎを最適に制御してモータ６１ａ〜６１ｎを
駆動する。なお、同様の制御は多機能アーム１１，１
２，１３についてもなされる。又、一方、レーザ光線発
振部５２を制御してレーザ光線を照射させると共に、レ
ーザ走査駆動部５１も制御し、レーザ光線を図２
（ａ），（ｂ）のように走査させる。The controller 54 receives the reflected wave of the laser beam, analyzes the shape of the object and calculates the distance from the signal of the laser beam, and reflects the obtained shape, information and distance information on the drive control of the arm. And the driving section of the multifunction arm 10
The motors 61a to 61n are driven by optimally controlling 0a to 60n. The same control is performed for the multi-function arms 11 and 1
This is also done for 2,13. On the other hand, while controlling the laser beam oscillating unit 52 to irradiate the laser beam, the laser scanning drive unit 51 is also controlled, so that the laser beam is emitted as shown in FIG.
Scanning is performed as shown in (a) and (b).
【００２７】図６は本発明の実施の第３形態に係るロボ
ット視覚装置を示し、（ａ）はロボット全体の側面図、
（ｂ）はその上面図をそれぞれ示す。本実施の第３形態
においては、レーザ計測装置２０をロボット本体１の上
面、下面、左右側面、前後の６面に取付けたもので、レ
ーザ計測装置２０の走査方法は図２（ａ），（ｂ）のい
ずれも適用できるようにしたものである。レーザ計測装
置２０の走査の機構、制御系統は実施の第１，第２形態
のものと同じであるので、それらの説明は省略する。FIG. 6 shows a robot visual system according to a third embodiment of the present invention, wherein (a) is a side view of the entire robot,
(B) shows the respective top views. In the third embodiment, the laser measuring device 20 is mounted on the upper surface, lower surface, left and right side surfaces, and six front and rear surfaces of the robot main body 1. The scanning method of the laser measuring device 20 is shown in FIGS. b) can be applied. The scanning mechanism and control system of the laser measurement device 20 are the same as those of the first and second embodiments, and therefore description thereof is omitted.
【００２８】本実施の第３形態では、レーザ計測装置２
０が前後、左右、上下の６面に設けられているのでロボ
ット本体の周囲３６０度の環境、障害物、等の物体の形
状、距離が総合的に把握でき、ロボットの操作がより正
確になされる。In the third embodiment, the laser measuring device 2
Since 0 is provided on the front, back, left, right, and top and bottom, the 360-degree environment around the robot body, the shape and distance of objects such as obstacles, etc. can be comprehensively grasped, and robot operation can be performed more accurately. You.
【００２９】なお、上記の実施の形態１〜３において
は、レーザ計測装置２０の例で説明したが、レーザに限
定されず、レーザ以外に電磁波によるレーダ、赤外線レ
ーダ、等でも同様に適用され、同様の効果が得られるも
のである。The first to third embodiments have been described with reference to the example of the laser measuring device 20. However, the present invention is not limited to the laser, and may be similarly applied to a radar using electromagnetic waves, an infrared radar, and the like in addition to the laser. A similar effect can be obtained.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明のロボット視覚装置は、（１）本
体に多関節を有するアームを複数本備えてなるロボット
において、前記本体下面に取付けられたレーザ計測装置
と、同レーザ計測装置からのレーザビームを直交する面
に向ってジグザグ状に走査する走査駆動装置とを備えて
なることを特徴としている。According to the robot vision system of the present invention, there is provided (1) a robot having a plurality of arms having a multi-joint in a main body. A scanning drive device for scanning the laser beam in a zigzag manner toward a plane orthogonal to the laser beam.
【００３１】上記構成により、本体下部の地形や障害物
の形状、距離が広範囲にわたって正確に認識され、この
結果はアームの駆動制御に反映されてロボットの正確な
操作が可能となる。According to the above configuration, the topography of the lower part of the main body and the shape and distance of the obstacle can be accurately recognized over a wide range, and the result is reflected in the drive control of the arm, thereby enabling the robot to operate accurately.
【００３２】本発明の（２）では、上記（１）の発明と
同様のロボットにおいて、レーザ計測装置は、上記
（１）の発明と同じく本体下面に取付けられており、レ
ーザビームは本体下部へ向って発射され、同時に走査駆
動装置はこのビームを渦巻状に走査するように駆動す
る。従って、上記（１）の発明と同じく、本体下部の地
形や障害物の形状、距離が広範囲にわたって正確に認識
され、この結果は、アームの駆動制御に反映されてロボ
ットの正確な操作が可能となる。In (2) of the present invention, in a robot similar to the above (1), the laser measuring device is mounted on the lower surface of the main body as in the above (1), and the laser beam is directed to the lower part of the main body. Fired at the same time, the scan driver drives the beam to scan spirally. Therefore, similarly to the invention of the above (1), the terrain at the lower part of the main body and the shape and distance of the obstacle can be accurately recognized over a wide range, and the result is reflected in the drive control of the arm, enabling accurate operation of the robot. Become.
【００３３】本発明の（３）では、上記（１）の発明も
同様のロボットにおいて、レーザ計測装置は、本体の前
後、左右、上下の面に取付けられているので、ロボット
本体の周囲３６０度の環境、障害物、等の物体の形状、
距離が総合的に把握できるのでロボットの操作がより正
確になされる。In (3) of the present invention, in the same robot as in the above (1), the laser measuring device is mounted on the front, rear, left, right, and upper and lower surfaces of the main body. Environment, obstacles, and other object shapes,
The robot can be operated more accurately because the distance can be comprehensively grasped.
【００３４】本発明の（４）では、上記（３）の発明で
のビームの走査がジグザグ状になされ、又、本発明の
（５）では、ビームの走査が渦巻状になされるので、各
面におけるレーザ計測装置による物体の認識がより正確
になされ、上記（３）の発明の物体を認識する精度が一
層向上する。In (4) of the present invention, the scanning of the beam in the above (3) is performed in a zigzag manner, and in (5) of the present invention, the scanning of the beam is performed in a spiral form. The object is more accurately recognized on the surface by the laser measurement device, and the accuracy of recognizing the object according to the invention (3) is further improved.
【図１】本発明の実施の第１形態に係るロボット視覚装
置を適用したロボットの側面図である。FIG. 1 is a side view of a robot to which a robot visual device according to a first embodiment of the present invention is applied.
【図２】本発明のロボット視覚装置に係るビームの走査
パターンを示し、（ａ）は実施の第１形態に係るジグザ
グ状パターン、（ｂ）は実施の第２形態に係る渦巻状パ
ターンをそれぞれ示す。2A and 2B show a beam scanning pattern according to the robot vision device of the present invention, wherein FIG. 2A shows a zigzag pattern according to the first embodiment, and FIG. 2B shows a spiral pattern according to the second embodiment. Show.
【図３】本発明の実施の第１形態に係る走査機構を示
し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ矢
視図である。FIGS. 3A and 3B show a scanning mechanism according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a side view and FIG. 3B is a view taken along the line AA in FIG.
【図４】本発明の実施の第２形態に係る走査機構を示
し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ｂ）におけるＢ−Ｂ矢
視図である。FIGS. 4A and 4B show a scanning mechanism according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a side view, and FIG.
【図５】本発明の実施の第１，第２形態に係る制御の系
統図である。FIG. 5 is a system diagram of control according to first and second embodiments of the present invention.
【図６】本発明の実施の第３形態に係るロボット視覚装
置を示し、（ａ）はロボット全体の側面図、（ｂ）は上
面図である。6A and 6B show a robot visual device according to a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 6A is a side view of the entire robot, and FIG. 6B is a top view.
【図７】現在計画されている宇宙ロボットの斜視図であ
る。FIG. 7 is a perspective view of a currently planned space robot.
１ 本体 ２０ レーザ計測装置 ２１ Ｙ軸駆動部 ２２ Ｘ軸駆動部 ２３ 回転軸 ２４，２５ａ，２９ 歯車 ２５ 回転切換装置 ２６，２８，４０，４２ モータ ２７ 軸 ４１ 径方向移動装置 ４３ モータ歯車 ４４ 固定歯車 ５０ レーザ送受信部 ５１ レーザ走査駆動部 ５２ レーザ光線発振部 ５３ 増幅部 ５４ 制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body 20 Laser measuring device 21 Y-axis drive part 22 X-axis drive part 23 Rotating shaft 24, 25a, 29 Gear 25 Rotation switching device 26, 28, 40, 42 Motor 27 Axis 41 Radial moving device 43 Motor gear 44 Fixed gear Reference Signs List 50 laser transmission / reception unit 51 laser scanning drive unit 52 laser beam oscillation unit 53 amplification unit 54 control device
Claims (5)
えてなるロボットにおいて、前記本体下面に取付けられ
たレーザ計測装置と、同レーザ計測装置からのレーザビ
ームを直交する面に向ってジグザグ状に走査する走査駆
動装置とを備えてなることを特徴とするロボット視覚装
置。1. A robot comprising a plurality of arms having multiple joints in a main body, wherein a laser measuring device attached to a lower surface of the main body and a laser beam from the laser measuring device are zigzag toward a surface orthogonal to the laser measuring device. And a scanning driving device for scanning the robot.
えてなるロボットにおいて、下面に取付けられたレーザ
計測装置と、同レーザ計測装置からのレーザビームを直
交する面に向って渦巻状に走査する走査駆動装置とを備
えてなることを特徴とするロボット視覚装置。2. A robot comprising a plurality of arms having multiple joints on a main body, wherein a laser measuring device mounted on a lower surface and a laser beam from the laser measuring device are spirally scanned toward a surface orthogonal to the laser measuring device. And a scanning drive device.
えてなるロボットにおいて、前記本体の前後、左右、上
下の面に取付けられた複数のレーザ計測装置と、同レー
ザ計測装置からのビームを直交する面に向って任意のパ
ターンで走査する走査駆動装置とを備えてなることを特
徴とするロボット視覚装置。3. A robot comprising a plurality of arms having multiple joints in a main body, wherein a plurality of laser measuring devices attached to front, rear, left, right, and upper and lower surfaces of the main body, and a beam from the laser measuring device are provided. A scanning drive device for scanning in an arbitrary pattern toward an orthogonal surface.
に走査することを特徴とする請求項３記載のロボット視
覚装置。4. The robot vision apparatus according to claim 3, wherein the scanning driving device scans the beam in a zigzag manner.
査することを特徴とする請求項３記載のロボット視覚装
置。5. The robot vision apparatus according to claim 3, wherein the scanning driving device scans the beam spirally.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000360942A JP2002166387A (en) | 2000-11-28 | 2000-11-28 | Robot visual sense device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002166387A true JP2002166387A (en) | 2002-06-11 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002166387A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005024426A (en) * | 2003-07-03 | 2005-01-27 | Univ Of Tsukuba | System for searching chemical substance generation source |
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| JP2009109219A (en) * | 2007-10-26 | 2009-05-21 | Ihi Corp | Obstacle position recognition method for mobile unit and mobile unit |
| US8195705B2 (en) | 2001-12-11 | 2012-06-05 | International Business Machines Corporation | Hybrid search memory for network processor and computer systems |
-
2000
- 2000-11-28 JP JP2000360942A patent/JP2002166387A/en not_active Withdrawn
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