JP6291793B2 - Robot and robot system - Google Patents
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Description
本発明は、ロボット、及びロボットシステムに関する。 The present invention relates to a robot and a robot system.
特許文献1には、箱状の胴体と、当該胴体の正面側に設けられた2本のアームとを備えるロボットが開示されている。アームと胴体とが接続されている部分及びその周辺(例えば「肩部」と呼ぶことができる。)は、胴体の正面側(前方)に突出するように設けられている。
従来から、例えばロボットによる作業の対象物や障害物を検出するために、ロボットの作業領域を撮像するカメラがロボットに設けられることがある。ここで、カメラで作業領域を撮像した場合に、作業領域の一部がロボット自身の肩部や胴体により隠れていると、作業の対象物やアームの手先などが隠され、作業に失敗するおそれがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a camera that captures an image of a work area of a robot may be provided in the robot in order to detect, for example, an object or obstacle for the work performed by the robot. Here, when the work area is imaged with the camera, if a part of the work area is hidden by the shoulder or torso of the robot itself, the work object or the arm's hand may be hidden and the work may fail. There is.
胴体とアームを有するようなロボットでは、カメラを胴体の上側に(頭部のように)設けることができる。また、通常はアームが届く範囲に作業領域が存在するため、カメラの撮像方向は、胴体の正面側斜め下(アームの作業領域が映るように)となる。ここで、上述の特許文献1のような構造のロボットにおいて、胴体の上側にカメラを設けるとともにカメラの撮像方向を正面側斜め下に向けた場合を考える。この場合、ロボットの肩部が胴体の正面側に突出しているため、撮像画像では、作業領域の一部に肩部が重なって映ってしまう。また、胴体の一部が正面側に出っ張っている場合には、作業領域の一部に胴体が重なって映ってしまう。そのため、ロボットの作業が失敗するおそれがある。
In a robot having a torso and an arm, a camera can be provided above the torso (like the head). In addition, since the work area usually exists within the reach of the arm, the imaging direction of the camera is obliquely downward on the front side of the body (so that the arm work area is reflected). Here, in the robot having the structure as described in
仮に、上述の特許文献1のような構造のロボットにおいて、作業領域を胴体の正面側ののより遠くの位置に設定すれば、作業領域の一部に肩部や胴体が重ならないように撮像することができるかもしれない。しかし、作業領域がロボットから遠ざかると、それに伴って作業の対象物やアームの手先の位置も遠くなる。すると、対象物の画像認識の精度が低下したり、アームの振動により位置制御の精度が低下したり、というように作業の精度が低下するという問題が発生する。
If the work area is set to a position farther on the front side of the body in the robot having the structure as described in
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、ロボットによる作業の精度が低下しないようにロボットの作業領域を撮像することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to image a work area of a robot so that the accuracy of work by the robot does not deteriorate.
上記の課題を解決する本発明の第一の態様は、胴部と、肩部と、アームと、撮像部と、を備え、前記胴部の正面側に設定された作業領域と、前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分と、を撮像範囲に含み、かつ、前記撮像範囲に含まれる前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分が前記作業領域と重ならないように前記撮像部が設けられている、ことを特徴とするロボットである。これにより、設定された作業領域にロボットが重ならないため、ロボットによる作業の精度の低下を防ぐことができる。また、ロボットに適切な作業領域の位置や範囲を変更せずに、作業領域全体を撮像することができる。 A first aspect of the present invention that solves the above problems includes a trunk portion, a shoulder portion, an arm, and an imaging portion, a work area set on the front side of the trunk portion, and the shoulder portion , The arm, and at least a part of the torso are included in an imaging range, and at least a part of the shoulder, the arm, and the torso included in the imaging range do not overlap the work area. A robot characterized in that the imaging unit is provided. Thereby, since the robot does not overlap the set work area, it is possible to prevent the accuracy of work by the robot from being lowered. In addition, the entire work area can be imaged without changing the position and range of the work area appropriate for the robot.
前記肩部は、前記胴部の上部に設けられ、前記アームは、前記肩部に設けられ、前記撮像部は、前記肩部の上側に設けられている、ことを特徴としていてもよい。これにより、撮像部がロボットの肩部よりも上側に設けられている場合であっても、作業領域にロボットが重ならず、ロボットによる作業の精度の低下を防ぐことができる。 The shoulder may be provided on an upper portion of the trunk, the arm may be provided on the shoulder, and the imaging unit may be provided on the upper side of the shoulder. Accordingly, even when the imaging unit is provided above the shoulder of the robot, the robot does not overlap the work area, and it is possible to prevent the accuracy of work performed by the robot from being lowered.
前記撮像範囲に含まれる前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分は、前記胴体部から正面側に突出している部分である、ことを特徴としていてもよい。これにより、ロボットの正面側にアームが設けられている場合であっても、作業領域にロボットが重ならず、ロボットによる作業の精度の低下を防ぐことができる。 At least a part of the shoulder part, the arm, and the trunk part included in the imaging range may be a part that protrudes from the trunk part to the front side. Thereby, even when the arm is provided on the front side of the robot, the robot does not overlap the work area, and it is possible to prevent the accuracy of work by the robot from being lowered.
前記作業領域の位置及び範囲は、前記ロボットに対して所定の相対位置関係を満たすように設定される、ことを特徴としていてもよい。これにより、ロボットがどのような位置及び姿勢で配置された場合であっても、作業領域にロボットが重ならず、ロボットによる作業の精度の低下を防ぐことができる。 The position and range of the work area may be set to satisfy a predetermined relative positional relationship with the robot. Thereby, even if it is a case where a robot is arrange | positioned with what kind of position and attitude | position, a robot does not overlap with a work area, and it can prevent the fall of the precision of the work by a robot.
前記胴部は、第一の胴部と、前記肩部及び前記撮像部が設けられた第二の胴部と、を備え、前記第二胴部は前記第一の胴部に対して所定の軸を中心に回転可能であり、前記作業領域の位置及び範囲は、前記第二の胴部に対して前記所定の相対位置関係を満たすように設定される、ことを特徴としていてもよい。これにより、ロボットの胴部が回転しても、作業領域とロボットの相対位置は変わらないため、作業領域にロボットが重ならず、ロボットによる作業の精度の低下を防ぐことができる。 The body includes a first body, and a second body provided with the shoulder and the imaging unit, and the second body is predetermined with respect to the first body. It may be rotatable about an axis, and the position and range of the work area may be set to satisfy the predetermined relative positional relationship with respect to the second body. As a result, even if the body of the robot rotates, the relative position between the work area and the robot does not change, so that the robot does not overlap the work area, and it is possible to prevent a decrease in work accuracy by the robot.
前記胴部は、第一の胴部と、前記肩部及び前記撮像部が設けられた第二の胴部と、を備え、前記第二胴部は前記第一の胴部に対して上下に移動可能であり、前記作業領域の位置及び範囲は、前記第二の胴部に対して前記所定の相対位置関係を満たすように設定される、ことを特徴としていてもよい。これにより、ロボットの胴部が上下移動しても、作業領域とロボットの相対位置は変わらないため、作業領域にロボットが重ならず、ロボットによる作業の精度の低下を防ぐことができる。 The body includes a first body, and a second body provided with the shoulder and the imaging unit, and the second body is located above and below the first body. It is movable, The position and range of the said working area may be set so that the said predetermined relative positional relationship may be satisfy | filled with respect to said 2nd trunk | drum. As a result, even if the robot body moves up and down, the relative position between the work area and the robot does not change. Therefore, the robot does not overlap the work area, and the accuracy of work by the robot can be prevented from being lowered.
前記撮像範囲に含まれる前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分は、前記撮像範囲に定常的に含まれる部分であり、かつ、位置及び姿勢が変化する動的な部分、又は位置及び姿勢が変化しない静的な部分である、ことを特徴としてもよい。これにより、ロボットが動作した場合であっても、作業領域にロボットが重ならず、ロボットによる作業の精度の低下を防ぐことができる。 At least a part of the shoulder part, the arm, and the trunk part included in the imaging range is a part that is constantly included in the imaging range, and a dynamic part or a position whose position and posture change. And a static part in which the posture does not change. Thereby, even when the robot is operated, the robot does not overlap the work area, and it is possible to prevent the accuracy of work by the robot from being lowered.
前記ロボットは、前記肩部の上部から前記ロボットの正面側に伸びる支持部を備え、前記撮像部は、前記支持部の先端部分に設けられている、ことを特徴としていてもよい。これにより、撮像部と作業領域の距離をより小さくすることができるため、対象物やエンドポイントの位置決めの精度を向上することができる。 The robot may include a support portion extending from the upper portion of the shoulder portion to the front side of the robot, and the imaging unit may be provided at a tip portion of the support portion. Thereby, since the distance of an imaging part and a work area can be made smaller, the precision of positioning of a target object or an end point can be improved.
上記の課題を解決する本発明の第二の態様は、ロボットと前記ロボットを制御する制御装置とを備えるロボットシステムであって、前記ロボットは、胴部と、肩部と、アームと、撮像部と、を備え、前記胴部の正面側に設定された作業領域と、前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分と、を撮像範囲に含み、かつ、前記撮像範囲に含まれる前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分が前記作業領域と重ならないように前記撮像部が設けられている、ことを特徴とするロボットシステムである。これにより、設定された作業領域にロボットが重ならないため、ロボットによる作業の精度の低下を防ぐことができる。また、ロボットに適切な作業領域の位置や範囲を変更せずに、作業領域全体を撮像することができる。 A second aspect of the present invention that solves the above problem is a robot system including a robot and a control device that controls the robot, and the robot includes a torso, a shoulder, an arm, and an imaging unit. And a work area set on the front side of the torso, and the shoulder, the arm, and at least a part of the torso are included in the imaging range, and are included in the imaging range. The robot system is characterized in that the imaging unit is provided so that at least a part of a shoulder portion, the arm, and the trunk portion does not overlap the work area. Thereby, since the robot does not overlap the set work area, it is possible to prevent the accuracy of work by the robot from being lowered. In addition, the entire work area can be imaged without changing the position and range of the work area appropriate for the robot.
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係るロボットの一例を示す正面斜視図である。図2は、ロボットの外観構成の一例を示す背面斜視図である。 FIG. 1 is a front perspective view showing an example of a robot according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a rear perspective view showing an example of the external configuration of the robot.
なお、説明の都合上、図1、図2中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」という。また、図1の手前側を「正面側」または「正面」または「前方」といい、図2の手前側を「背面側」または「背面」または「後方」という。 For convenience of explanation, the upper side in FIGS. 1 and 2 is referred to as “upper” or “upper”, and the lower side is referred to as “lower” or “lower”. Also, the near side in FIG. 1 is referred to as “front side” or “front” or “front”, and the near side in FIG. 2 is referred to as “rear side”, “rear side”, or “rear”.
ロボット1は、胴部10と、アーム11と、タッチパネルモニター12と、脚部13と、搬送用ハンドル14と、カメラ15と、信号灯16と、カメラ支持部17と、アーム支持部18と、昇降ハンドル19と、電源スイッチ20と、外部I/F部21と、を備える。ロボット1は、人間型双腕ロボットであり、制御部30(図13参照)の制御に従って動作する。このロボット1は、例えば時計のような精密機器等を製造する製造工程で用いることができるものである。なお、この製造作業は、通常、作業台T(図3参照)上で行なわれる。
The
胴部10は、脚部13のフレーム上に設けられる。なお、脚部13はロボット1の基台であり、胴部10はロボット1の胴体である。胴部10は、本発明のロボット本体に相当する。なお、胴部10のみでなく、脚部13を含めてロボット本体としてもよい。
The
胴部10は、上側の肩領域(第二の胴部ともいう。)10Aと、下側の胴部本体(第一の胴部ともいう)10Bとを有する。肩領域10Aは、その両側面に、それぞれ正面側に突出したアーム支持部18を有する。アーム支持部18には、それぞれアーム11(マニピュレーターともいう。)が設けられる。
The
アーム11の先端には、作業の対象物(ワークともいう。)や道具を把持するハンド111(エンドエフェクターともいう。)が設けられる。また、アーム11には、作業台の上に載置されたワーク等を撮影するハンドアイカメラ11Gが設けられる。
A
アーム11及びハンド111の詳細については、後に詳述する。なお、ロボット1に設けられるのはアーム11に限られない。例えば、一以上のジョイントとリンクとにより構成され、ジョイントを動かすことで全体が動くマニピュレーターであれば、どのような形態でもよい。また、ロボット1に設けられるマニピュレーターの数も2本に限られず、1本あるいは3本以上であってもよい。
Details of the
胴部10の肩領域10Aから上に突出する、ロボット1の頭部に当たる部分には、カメラ支持部17と、2台のカメラ15と、信号灯16とが設けられる。カメラ支持部17は、肩領域10Aの上部から正面側に斜め上方向に伸び、先端部分の両側面に2台のカメラ15と信号灯16が設けられる。
A
カメラ15は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等を有し、作業台等を撮像することができる。信号灯16は、例えば、赤色の光、黄色の光、青色の光をそれぞれ発するLEDを有し、ロボット1の現在の状態に応じて適宜選択されたLEDを発光させる。
The
カメラ15の設置位置については後に詳述するが、本実施形態ではアーム支持部18が正面側に突出しているため、カメラ15の画角(撮像範囲ともいう。)には、アーム支持部18の一部と、アーム11のアーム支持部18側の部材の一部とが、定常的に含まれる。ここで、撮像範囲に定常的に含まれる部分とは、ロボット1がアーム11やハンド111をどのような位置及び姿勢に変化させても、必ずカメラ15に映る部分という意味である。なお、アーム支持部18は、肩領域10Aの一部でありそれ自身が動作することはないため、カメラ15に静的に映る部分である。一方、アーム11のアーム支持部18側の部材は、後述するジョイントにより動作するため、カメラ15に動的に映る部分である。
Although the installation position of the
脚部13の内部には、ロボット1自身を制御する制御部30等が設けられる。脚部13及び胴部本体10Bの内部にはロボット1に対して上下方向に伸びる回転軸が設けられ、この回転軸には胴部10の肩領域10Aが設けられる。肩領域10Aは、回転軸周りに回転移動させることができる。すなわち、胴部本体10Bより上側の部材は、回転軸周りに一体的に任意の方向に向けることが可能である。
Inside the
脚部13の背面には、電源スイッチ20と、制御部30と外部のPC等を接続する外部接続端子である外部I/F部21とが設けられる。電源スイッチ20は、ロボット1の電源を投入する電源ONスイッチ20aと、ロボット1の電源を遮断する電源OFFスイッチ20bとを有する。
On the back surface of the
また、脚部13の最下部には、図示しない複数のキャスターが水平方向に間隔をおいて設置されている。これにより、作業者が搬送用ハンドル14を押すこと等によりロボット1を移動搬送することができる。
In addition, a plurality of casters (not shown) are installed at intervals in the horizontal direction at the lowermost portion of the
胴部10の背面には、昇降ハンドル19が設けられる。昇降ハンドル19は、胴部10の上部にある肩領域10Aを、胴部本体10Bに対して上下方向に移動させる。これにより、様々な高さの作業台に対応することができる。
An elevating
また、胴部10の背面側には、ロボット1の背面側から視認可能なタッチパネルモニター12が配置されている。モニターは、例えば、液晶ディスプレイなどであり、ロボット1の現在の状態などを表示することができる。また、タッチパネルは、例えば静電式や圧電式のタッチパネルであり、ロボット1に対する動作の設定などを行うユーザーインターフェイス部として用いられる。タッチパネルモニター12は、本発明の入力部及び出力部に相当する。
A touch panel monitor 12 that is visible from the back side of the
図3は、アーム及びハンドの詳細を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing details of the arm and the hand.
アーム11は、胴部10側から順に、アーム部材(マニピュレーター部材ともいう)11A、11B、11C、11D、11Eがジョイント(図示せず)により連結されて構成される。ジョイントには、それらを動作させるためのアクチュエーター(図示せず)が設けられる。
The
アーム11は、7個の回動軸を有する7軸アームである。7個の回動軸J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7は、それぞれ、ジョイントに設けられたアクチュエーターの回転軸である。アーム部材11A、11B、11C、11D、11E及びハンド111は、回動軸J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7回りに独立して回動することができる。
The
アクチュエーターは、例えば、サーボモーターやエンコーダーなどを備える。エンコーダーが出力するエンコーダー値は、制御部30によるロボット1のフィードバック制御などに使用される。また、アクチュエーターには、回転軸を固定する電磁ブレーキが設けられる。
The actuator includes, for example, a servo motor and an encoder. The encoder value output from the encoder is used for feedback control of the
各回転軸を連動させることにより、アーム11の先端部などに設定された注目位置(エンドポイントともいう。)を、所定の可動範囲内で自在に移動させたり自由な方向へ向けたりすることができる。なお、エンドポイントの位置は、アームの先端部に限定されず、例えば、エンドエフェクターの先端部などに設定されてもよい。
By linking each rotation axis, the position of interest (also referred to as an end point) set at the tip of the
アーム部材11Eの先端(アーム11の手首部分に相当)には、図示しない力覚センサーが設けられている。力覚センサーは、ロボット1が出している力に対する反力として受けている力や、モーメントを検出するセンサーである。力覚センサーとしては、例えば、並進3軸方向の力成分と、回転3軸回りのモーメント成分の6成分を同時に検出することができる6軸力覚センサーを用いることができる。なお、力覚センサーは、6軸に限らず、例えば3軸でもよい。
A force sensor (not shown) is provided at the tip of the
また、アーム部材11Eの先端には、ハンド111を着脱自在に設けるための着脱部材112を介して、ハンド111が設けられる。
Further, the
ハンド111は、本体部111Aと、本体部111Aの先端側に配置された複数本(例えば、2本〜4本の任意の数)のフィンガー111Bとを有する。本体部111Aは、外形形状がほぼ直方体状をなし、その内部に各フィンガー111Bを駆動させる駆動機構(図示せず)が設けられる。駆動機構によりフィンガー111B同士を互いに接近させることにより、これらの間で部品等の対象物を挟持することができる。また、駆動機構によりこの挟持状態からフィンガー111B同士を互いに離間させることにより、対象物を解放することができる。
The
なお、ハンド111は、エンドエフェクターの一種ということができる。エンドエフェクターは、対象物を把持したり、持ち上げたり、吊り上げたり、吸着したり、ワークを加工したりするための部材である。エンドエフェクターは、ハンド、フック、吸盤など、様々な形態をとることができる。また、エンドエフェクターは、一本のアームに対して複数設けるようにしてもよい。
The
図4は、ロボットと作業台の関係の一例を示す平面図である。なお、ハンド111は簡略化して示している。
FIG. 4 is a plan view showing an example of the relationship between the robot and the work table. The
なお、説明の都合上、図4中の上側を「正面側」または「正面」または「前方」、下側を「背面側」または「背面」または「後方」と言う。また、図4の手前側を「上」または「上方」といい、図4の奥側を「下」または「下方」という。 For convenience of explanation, the upper side in FIG. 4 is referred to as “front side” or “front” or “front”, and the lower side is referred to as “back side” or “back” or “rear”. Also, the front side of FIG. 4 is referred to as “upper” or “upper”, and the rear side of FIG. 4 is referred to as “lower” or “lower”.
作業台Tは、ロボット1の正面側に配置される。ロボット1は、アーム11を動かすとともにハンド111を使って、作業台T上の所定の作業領域(図示せず)内で所定の作業を行うことができる。所定の作業領域内では、ロボット1は、例えば、製品などの対象物について、組み立て、分解、研磨、などの作業を行う。
The work table T is disposed on the front side of the
作業領域は、例えば、3次元(XYZ方向の長さを有する)の直方体の空間とすることができる。作業領域の位置及び範囲は、例えば、エンドポイントの可動範囲内に定めることができる。また、作業領域の位置及び範囲は、ロボット1の作業内容や当該作業内容に求められる動作精度などを考慮して定められる。このようにして定められる作業領域の位置及び範囲は、ロボット1に対する相対位置関係、例えば肩領域10Aからの相対位置関係で定義することができる。
The work area can be, for example, a three-dimensional (having a length in the XYZ directions) rectangular space. The position and range of the work area can be determined, for example, within the movable range of the end point. The position and range of the work area are determined in consideration of the work content of the
ところで、カメラにより撮像した画像を用いた処理、例えば、作業領域内に置かれた対象物の認識処理、ビジュアルサーボなどを行う場合、上記のようにして位置及び範囲を定めた作業領域の全体がカメラの撮像範囲に含まれることが要求される。 By the way, when processing using an image captured by a camera, for example, recognition processing of an object placed in the work area, visual servoing, etc., the entire work area whose position and range are determined as described above is used. It is required to be included in the imaging range of the camera.
しかしながら、ロボットの構造上の制約などにより、カメラの撮像範囲に、ロボットの一部(アーム支持部、アーム部材、胴部などの一部)が、定常的に含まれる場合がある。この場合、定義された作業領域の一部にロボットの一部が定常的に重なって撮像されることがある。 However, due to restrictions on the structure of the robot, a part of the robot (a part of the arm support part, arm member, body part, etc.) may be constantly included in the imaging range of the camera. In this case, a part of the robot may steadily overlap with a part of the defined work area and may be imaged.
仮に、作業領域をロボットの正面側のより遠くの位置に設定すれば、作業領域の一部に肩部や胴体が重ならないように撮像することができるかもしれない。しかし、作業領域がロボットから遠ざかると、それに伴って作業の対象物やアームの手先の位置も遠くなる。すると、対象物の画像認識の精度が低下したり、アームの振動により位置制御の精度が低下したり、というように作業の精度が低下するという問題が発生する。 If the work area is set at a position farther on the front side of the robot, it may be possible to take an image so that a shoulder or a trunk does not overlap a part of the work area. However, when the work area is moved away from the robot, the position of the work object or the arm tip is also increased. Then, there arises a problem that the accuracy of the work is lowered, such as the accuracy of the image recognition of the object is lowered or the accuracy of the position control is lowered due to the vibration of the arm.
従って、カメラの撮像範囲にロボットの一部(静的な部分に限らず、動的な部分である場合もある。)が定常的に含まれるという状況においては、ロボットの作業の精度を保つという観点では、カメラの撮像範囲に定められた作業領域の全体とロボットの一部(定常的に映る部分)が含まれ、かつ、作業領域とロボットの一部が重ならないように、カメラの位置と方向を設定するのが最適である。 Therefore, in a situation where a part of the robot (not limited to a static part but may be a dynamic part) is constantly included in the imaging range of the camera, the accuracy of the robot's work is maintained. From the viewpoint, the position of the camera is determined so that the entire work area defined in the imaging range of the camera and a part of the robot (a part that is regularly reflected) are included, and the work area and part of the robot do not overlap. It is best to set the direction.
そこで、本実施形態では、カメラ15を、撮像範囲に作業領域の全体とロボットの一部(定常的に映る部分)を含み、かつ、作業領域とロボットの一部が重ならない、位置及び方向に設定している。
Therefore, in the present embodiment, the
図5〜8を参照して、実施形態に係るカメラの配置について説明する。図5は、カメラの位置及び方向の一例を模式的に示す正面図(XZ軸)である。図6は、カメラの位置及び方向の一例を模式的に示す側面図(YZ軸)である。図7は、カメラの位置及び方向の一例を模式的に示す平面図(XY軸)である。図8は、撮像画像の一例を示す図である。 The arrangement of the cameras according to the embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a front view (XZ axis) schematically showing an example of the position and direction of the camera. FIG. 6 is a side view (YZ axis) schematically showing an example of the position and direction of the camera. FIG. 7 is a plan view (XY axis) schematically showing an example of the position and direction of the camera. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a captured image.
なお、図5〜8では、本実施形態の要点を説明するため、ロボット1の構成要素を簡略化して示している。図5〜8において、図1〜4と同じ符号を付した構成要素は、図1〜4の構成要素に対応する。また、図5〜8において、アーム11及びアーム支持部18を一体的に示しているが、アーム11に関しては、アーム部材11Aのようにアーム支持部18に近い側の部材であって、カメラ15の撮像範囲に定常的に含まれる部分を指している。
5-8, the component of the
作業台T上の作業領域Aは、300mm角の立方体である。作業領域Aの範囲及び位置は、胴部10の回転軸10Jを基準にX方向プラスマイナス150mm、回転軸10JからY方向300mm〜600mm、アーム支持部18の中心軸からZ方向100mm〜400mmである。
The work area A on the work table T is a 300 mm square cube. The range and position of the work area A are X direction plus or minus 150 mm with respect to the
カメラ15は、それぞれ、横軸方向(X方向)60度、縦方向(Y方向)45度の視野(画角)を有する。2台のカメラ15間の距離(X方向)は、200mmである。カメラ15の輻輳角は10度、仰角は30度である。カメラ15の位置は、カメラ支持部17を介して、回転軸10JからY方向200mm、回転軸10Jを基準にX方向プラスマイナス100mmである。
Each of the
アーム11の一部及びアーム支持部18の大きさは、150mm×150mm×200mmである。アーム11の一部及びアーム支持部18は、それぞれ、回転軸10JからY方向に100mm、回転軸10Jを基準にX方向プラスマイナス100mmの位置から、XY方向45度に突出している。
The size of a part of the
上記のような位置及び方向にカメラ15を設置することにより、図8に示すように、作業領域Aの全体と、アーム11の一部及びアーム支持部18の一部とが含まれ、かつ、作業領域Aの一部にアーム11及びアーム支持部18が重ならない撮像画像を撮像することができる。また、カメラ支持部17をロボット1の正面側に伸ばし、その先端部分にカメラ15を設置することで、カメラ15と作業領域Aの距離をより小さくすることができるため、対象物やエンドポイントの位置決めの精度を向上することができる。また、カメラ支持部17をロボット1の正面側に伸ばし、その先端部分から作業領域Aを見下ろすようにカメラ15を設置することで、作業領域Aの作業台T上に接する面を、ロボット1から近い側から遠い側にかけて歪み(撮像画像上の歪み)が少なくなるよう撮像することができる。
By installing the
図9〜12を参照して、本実施形態の特徴を分かり易くするため、本実施形態の特徴を有さない場合のカメラの配置について説明する。図9は、実施形態の特徴を有さない場合のカメラの位置及び方向の一例を模式的に示す正面図(XZ軸)である。図10は、実施形態の特徴を有さない場合のカメラの位置及び方向の一例を模式的に示す側面図(YZ軸)である。図11は、実施形態の特徴を有さない場合のカメラの位置及び方向の一例を模式的に示す平面図(XY軸)である。図12は、実施形態の特徴を有さない場合の撮像画像の一例を示す図である。 With reference to FIGS. 9 to 12, in order to make the features of the present embodiment easier to understand, the arrangement of cameras when the features of the present embodiment are not provided will be described. FIG. 9 is a front view (XZ axis) schematically showing an example of the position and direction of the camera when the embodiment does not have the characteristics. FIG. 10 is a side view (YZ axis) schematically showing an example of the position and direction of the camera when the embodiment does not have the characteristics. FIG. 11 is a plan view (XY axis) schematically showing an example of the position and direction of the camera when not having the features of the embodiment. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a captured image that does not have the characteristics of the embodiment.
図9〜11において、実施形態と異なる点は、カメラ15の位置が、カメラ支持部17を介して、回転軸10JからY方向100mmである点である(図10、図11参照)。
9 to 11, the difference from the embodiment is that the position of the
上記のような位置及び方向にカメラ15が設置されていると、図12に示すように、作業領域Aの全体と、アーム11の一部及びアーム支持部18の一部とが含まれるが、作業領域Aの一部にアーム11及びアーム支持部18が重なった撮像画像が撮像される。
When the
上記図5〜12に示した寸法や距離などは、一例でありこれに限定されるものではない。 The dimensions and distances shown in FIGS. 5 to 12 are examples and are not limited thereto.
また、上記のロボット1の構成は、本実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上記した構成例に限られない。また、一般的なロボットが備える構成を排除するものではない。例えば、ジョイントの数やリンクの数を増減させてもよい。また、ジョイント、リンク、ハンド等の各種部材の形状、大きさ、配置、構造等も適宜変更してよい。
In addition, the configuration of the
また、例えば、制御部30は、当該制御部の機能を実現するロボット制御装置としてロボット1の外部に設けるようにしてもよい。この場合、当該ロボット制御装置は、通信I/Fなどを介してロボット1に接続される。ロボット制御装置とロボットを備えるシステムを、ロボットシステムと呼ぶこともできる。
Further, for example, the
図13は、ロボットの機能構成の一例を示す図である。 FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the robot.
制御部30は、入出力制御部31と、アーム制御部32と、ハンド制御部33と、撮像制御部34とを備える。また、アーム11は、駆動部11aと、アクチュエーター11bとを備える。また、ハンド111は、駆動部111aと、アクチュエーター111bとを備える。
The
入出力制御部31は、タッチパネルモニター12への出力、タッチパネルモニター12からの入力を制御する。例えば、入出力制御部31は、ロボット1の状態、カメラ15で撮像された画像などを、タッチパネルモニター12に表示させる。また、例えば、入出力制御部31は、タッチパネルモニター12に対するユーザーの操作を受け付ける。
The input /
アーム制御部32は、エンドポイントの移動量及び移動方向を決定するとともに、各ジョイントの回転角度を計算し、移動指令値として駆動部11aに出力する。駆動部11aは、受信した移動指令値に基づいて駆動信号を生成し、各アクチュエーター11bを駆動する。アーム制御部32は、例えば、カメラ15で撮像された画像に基づいて、ハンド111で所定の作業を行わせるように、エンドポイントの位置を移動させる。
The arm control unit 32 determines the amount and direction of movement of the end point, calculates the rotation angle of each joint, and outputs it to the drive unit 11a as a movement command value. The drive part 11a produces | generates a drive signal based on the received movement command value, and drives each actuator 11b. For example, the arm control unit 32 moves the position of the end point so that the
なお、アクチュエーター11bのエンコーダー値は、例えば、各ジョイントの現在角度やエンドポイントの現在位置を算出するために使用される。また、力覚センサーのセンサー値は、例えば、インピーダンス制御に使用される。エンドポイントの移動量及び移動方向を決定する制御方法としては、位置制御、視覚サーボ制御、力制御など、各種の一般的な方法を利用することができるため、説明を省略する。 The encoder value of the actuator 11b is used to calculate the current angle of each joint and the current position of the end point, for example. The sensor value of the force sensor is used for impedance control, for example. Since various general methods such as position control, visual servo control, and force control can be used as a control method for determining the amount and direction of movement of the end point, description thereof is omitted.
ハンド制御部33は、各フィンガー111Bを移動させる移動指令値を生成し、駆動部111aに出力する。駆動部111aは、受信した移動指令値に基づいて駆動信号を生成し、各アクチュエーター11bを駆動する。ハンド制御部33は、例えば、エンドポイントが所定位置に到達した場合に、ハンド111でワークを把持したり解放したりするように、各フィンガー111Bを移動させる。
The hand control unit 33 generates a movement command value for moving each finger 111B and outputs it to the
撮像制御部34は、カメラ15を制御して撮像を行うとともに、撮像画像を取得する。
The
なお、肩領域10Aを回転軸周りに回転移動させるためのアクチュエーターを設け、制御部30が肩領域10Aの回転を制御するようにしてもよい。また、肩領域10Aを胴部本体10Bに対して上下方向に移動させるためのアクチュエーターを設け、制御部30が肩領域10Aの上下移動を制御するようにしてもよい。回転方向、回転角度、上下方向、移動量などは、タッチパネルモニター12や外部I/F部21を介して受け付けるようにすることができる。
An actuator for rotating the
制御部30は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等の演算装置と、RAM(Random Access Memory)などの主記憶装置と、HDD(Hard Disk Drive)等の補助記憶装置と、有線又は無線により通信ネットワークと接続するための通信インターフェイス(I/F)と、タッチパネルなどの入力装置と接続する入力I/Fと、表示装置と接続する出力I/Fと、持ち運び可能な記憶媒体に対する情報の読み書きを行う読み書き装置と、を備えるコンピューターで実現することができる。ロボット専用のASIC(Application Specific Integrated Circuit)により実現されてもよい。
For example, the
例えば、制御部30の各機能は、補助記憶装置などから主記憶装置にロードされた所定のプログラムを演算装置が実行することで実現される。上記の所定のプログラムは、例えば、読み書き装置により読み取られた記憶媒体からインストールされてもよいし、通信I/Fを介してネットワークからインストールされてもよい。
For example, each function of the
上述したロボット1の機能構成は、ロボット1の構成を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。構成要素の分類の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。ロボット1の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、1つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、1つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。
The functional configuration of the
また、制御部30と他の構成(アームやハンドなど)との機能及び処理の分担は、図示した例に限られない。例えば、制御部30の少なくとも一部の機能は、他の構成により実現されてもよい。また、例えば、他の構成の少なくとも一部の機能は、制御部30により実現されてもよい。
Also, the functions and processing sharing between the
以上、本発明の一実施形態について説明した。本実施形態によれば、ロボットによる作業の精度が低下しないようにロボットの作業領域を撮像することができる。 The embodiment of the present invention has been described above. According to this embodiment, the work area of the robot can be imaged so that the accuracy of the work by the robot does not decrease.
なお、上記の実施形態では、カメラ15の画角に、アーム支持部18の一部と、アーム11のアーム支持部18側の部材の一部とが、定常的に含まれる場合を説明したが、画角に含まれる部分はこの例に限られない。例えば、正面側に突出した胴部の一部などであってもよい。また、例えば、アーム支持部18の一部のみであってもよいし、アーム11の一部のみであってもよい。いずれのロボットの部分が定常的に撮像範囲に含まれる場合あっても、本発明では、ロボットの頭部に設けたカメラを、撮像範囲に作業領域の全体とロボットの一部(定常的に映る部分)を含み、かつ、作業領域とロボットの一部が重ならない、位置及び方向に設定する。なお、撮像範囲に含まれるロボットの一部は、上述のようにカメラに対して静的な部分であってもよいし、動的な部分であってもよい。
In the above-described embodiment, a case has been described in which the angle of view of the
以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。本発明は、ロボットと制御装置(制御部)とを別個に有するロボットシステムとして提供してもよいし、当該ロボットシステムのロボット及び制御装置として提供してもよい。また、本発明は、ロボット等を制御する方法、ロボット等を制御するプログラム、当該プログラムを記憶した記憶媒体として提供することもできる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be made to the above embodiment. In addition, it is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention. The present invention may be provided as a robot system having a robot and a control device (control unit) separately, or may be provided as a robot and a control device of the robot system. The present invention can also be provided as a method for controlling a robot or the like, a program for controlling a robot or the like, and a storage medium storing the program.
1:ロボット、10:胴部、10A:肩領域、10B:胴部本体、10J:回転軸、11:アーム、11A〜F:アーム部材、11G:ハンドアイカメラ、11a:駆動部、11b:アクチュエーター、12:タッチパネルモニター、13:脚部、14:搬送用ハンドル、15:カメラ、16:信号灯、17:カメラ支持部、18:アーム支持部、19:昇降ハンドル、20:電源スイッチ、20a:電源ONスイッチ、20b:電源OFFスイッチ、21:外部I/F部、30:制御部、31:入出力制御部、32:アーム制御部、33:ハンド制御部、34:撮像制御部、111:ハンド、111A:本体部、111B:フィンガー、111a:駆動部、111b:アクチュエーター、112:着脱部材、J1〜7:回動軸
1: Robot, 10: Torso, 10A: Shoulder region, 10B: Trunk body, 10J: Rotating shaft, 11: Arm, 11A to F: Arm member, 11G: Hand eye camera, 11a: Drive unit, 11b: Actuator , 12: Touch panel monitor, 13: Leg, 14: Handle for conveyance, 15: Camera, 16: Signal lamp, 17: Camera support, 18: Arm support, 19: Lift handle, 20: Power switch, 20a: Power supply ON switch, 20b: power OFF switch, 21: external I / F unit, 30: control unit, 31: input / output control unit, 32: arm control unit, 33: hand control unit, 34: imaging control unit, 111:
Claims (3)
胴部と、
前記胴部の鉛直上方向に設置され、前記胴部から鉛直方向に伸びた中心軸に沿って鉛直方向に接近および離間可能である肩部と、
前記中心軸と直交し、前記鉛直方向から平面視したときに前記中心軸から前記作業領域の中心点と重なる第1方向に対して鋭角をなす方向に、前記肩部の側面から接続されたアームと、
前記肩部に接続された支持部を介して、前記肩部の鉛直上方向、かつ、前記中心軸から前記第1方向に離間した位置に固定され、前記作業台に対して接近および離間可能である撮像部と、
を備え、
前記撮像部は、前記撮像範囲に、前記作業領域と、定常的に撮像される前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分と、を含み、かつ、前記一部分が前記作業領域と重ならないように前記撮像範囲を撮像する、
ことを特徴とするロボット。 A robot that performs work based on a captured image obtained by capturing an imaging range including a work area in contact with a work table ,
The torso,
A shoulder that is installed vertically above the torso and is vertically accessible along a central axis extending from the torso vertically ;
Perpendicular to the central axis, in a direction which forms an acute angle with the center point and Naru heavy first direction of the working area from the central axis when viewed in plan from the vertical direction, which is connected from the side of the shoulder portion Arm,
It is fixed at a position vertically above the shoulder and spaced from the central axis in the first direction via a support portion connected to the shoulder, and can approach and separate from the work table. An imaging unit;
With
The imaging unit includes, in the imaging range, the work area and at least a part of the shoulder part, the arm, and the trunk part that are regularly imaged, and the part overlaps the work area. Image the imaging range so as not to
A robot characterized by that.
前記肩部は、前記胴部に対して前記中心軸を中心に回動可能である、
ことを特徴とするロボット。 The robot according to claim 1 ,
The shoulder is rotatable about the central axis with respect to the trunk.
A robot characterized by that.
前記ロボットは、
胴部と、
前記胴部の鉛直上方向に設置され、前記胴部から鉛直方向に伸びた中心軸に沿って鉛直方向に接近および離間可能である肩部と、
前記中心軸と直交し、前記鉛直方向から平面視したときに前記中心軸から前記作業領域の中心点と重なる第1方向に対して鋭角をなす方向に、前記肩部の側面から接続されたアームと、
前記肩部に接続された支持部を介して、前記肩部の鉛直上方向、かつ、前記中心軸から前記第1方向に離間した位置に固定され、前記作業台に対して接近および離間可能である撮像部と、
を備え、
前記撮像部は、前記撮像範囲に、前記作業領域と、定常的に撮像される前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分と、を含み、かつ、前記一部分が前記作業領域と重ならないように前記撮像範囲を撮像する、
ことを特徴とするロボットシステム。 A robot system comprising: a robot; and a control device that operates based on a captured image obtained by capturing an imaging range including a work area in contact with the work table .
The robot is
The torso,
A shoulder that is installed vertically above the torso and is vertically accessible along a central axis extending from the torso vertically ;
Perpendicular to the central axis, in a direction which forms an acute angle with the center point and Naru heavy first direction of the working area from the central axis when viewed in plan from the vertical direction, which is connected from the side of the shoulder portion Arm,
It is fixed at a position vertically above the shoulder and spaced from the central axis in the first direction via a support portion connected to the shoulder, and can approach and separate from the work table. An imaging unit;
With
The imaging unit includes, in the imaging range, the work area and at least a part of the shoulder part, the arm, and the trunk part that are regularly imaged, and the part overlaps the work area. Image the imaging range so as not to
A robot system characterized by this.
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