JP2004114161A

JP2004114161A - Control device for double arm robot device, double arm robot device and method for controlling the same

Info

Publication number: JP2004114161A
Application number: JP2002276406A
Authority: JP
Inventors: Tomiko Takahashi; 高橋　斗美子; Mutsumi Yamamoto; 山本　睦
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for a double arm robot device for exactly executing a cooperative operation at higher speed by suppressing a relative error generated when performing the cooperative operation of a double arm robot. <P>SOLUTION: A mark for a position measurement is provided on a slave arm or a master arm. A detection means for detecting the mark is provided on the other arm. An arithmetic means is provided to calculate the position of the slave arm from the detected arm. Since the position of the slave arm is controlled, a relative position error of both arms is suppressed, a cooperative control is more exactly and easily performed for both arms with small compliance without performing a complicated teaching work, and a simultaneous operation is performed. An assembly/disassembly work for which large compliance can not be provided and accuracy is required is performed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２本のアームを有する双腕ロボット装置において、強調動作または同期動作により共同作業を行なう双腕ロボット装置の制御装置、双腕ロボット装置、及びその制御方法に関し、特に共通の対象物を双腕で把持し、移動、組立する双腕ロボット装置の制御装置、双腕ロボット装置、及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ロボットによる対象物の把持、移動、組立問うを行なうにあたり、対象物がローラ等長寸であったり、把持可能部分が限定されていたり、あるいは重量が大きいものである場合など双腕で把持し、移動、組立を行なう方法が有効である。しかし、実際に２本のアームを強調制御することは容易なことではない。
【０００３】
本発明と技術分野が類似する双腕ロボット装置の制御方法が以下の特許文献１〜３に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特許番号第２５５４９６８号公報
【特許文献２】
特開平７−２０９１５号公報
【特許文献３】
特開平８−１８５２１８号公報
【０００５】
以下に、これらの特許文献に記載された発明について説明する。
【０００６】
特許文献１としての特許番号第２５５４９６８号公報に開示された発明では、同期を取って動作を開始し各ロボットの動作距離から計算した各ロボットの動作速度で同一の物品を移載し、また移送経路上に互いの距離が所定範囲内であるような各ボロットの経由転を設けることで複数のロボットを強調動作させている。
【０００７】
特許文献２としての特開平７−２０９１５号公報に開示された発明では、マスターアームに教示点データを教示し、教示点データに基づいて補間計算によりマスターアームが順次移動すべき通過点を決定する。この通過点データをスレーブアームに送信し、送信されたマスターアームの通過点のデータと予め定められたマスターアームとスレーブアームとの相対的な位置・姿勢関係を表すデータに基づいてスレーブアームが次に移動すべき点を決定し、マスターアームとスレーブアームをそれぞれ次に移動すべき点に同期的に移動させるようにしている。このマスターアームからスレーブアームへのデータの送信とマスターアームとスレーブアームの次の点への移動とを繰り返すことにより双腕の同期を取り双腕協調制御を行なっている。
【０００８】
特許文献３としての特開平８−１８５２１８号公報では、その教示の困難さを解消するためマスターロボットに投光手段と、測距手段を設け、マスターロボットの動作点を教示しスレーブロボットには受光手段を設け、投光手段から受光手段に照射された光の位置及び測距手段の検出距離が予め設定された原位置におけるそれらのデータと合致するようにスレーブロボットの動作点を教示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の各アームをそれぞれの教示プログラムに従って独立に制御し、　目標軌跡上に時間間隔ごとの両アームの整列をとるための教示点を設け、時間間隔毎に両アームの整列を取ることを繰り返す形で２本のアームの動きを同期させる制御方法においては、各整列時点では２　本のアームの協調制御関係は良好であるが、時間の経過とともに両アームの関係にずれが生じ、　相対位置、　相対姿勢に誤差が発生し、　対象物を制御できないばかりでなく、対象物を破壊してしまう危険性も生じる。また両アームの相対位置、　相対姿勢の誤差を抑えるには、　両アームの整列を取る間隔を短くする必要があるが、　大量の経由点を設けることは動作速度を低下させるうえ、教示点が増加し、教示作業が煩雑になるという問題があった。
【００１０】
特許番号２５５４９６８号公報では、同期を取って動作を開始し、　各ロボットの動作距離から計算した各ロボットの動作速度で同一物品を移載し、　また移送経路上に互いの距離が所定範囲内であるような各ロボットの経由転を設けることで複数のロボットを協調動作させている。しかし、厳密には距離に比例した動作速度で動作させてもその加減速時には両アーム間の相対位置誤差が発生する。また高速化を図る場合、　各軸モータを最大速度で回転させる自由軌跡制御においては動作速度の設定は困難である。
【００１１】
また、特開平７−２０９１５号公報では、マスターロボットの移動開始位置及び目標位置を教示し、この教示データから随時補間計算により通過点を算出しマスターロボットを制御すると同時に、算出した通過点データをスレーブロボットに随時送信し、　マスターロボットの通過点データと予め定められたマスターロボットとスレーブロボットとの相対的な位置・　姿勢関係を表すデータとからスレーブロボットの通過点を算出しスレーブロボットを制御することで、煩雑な教示作業を行うことなく双腕の協調制御を行っている。この方法によるとスレーブロボットの移動先が逐次補間点単位でマスータロボットの移動に応じて決定され、　かつ同期的に移動され、また通過点が補間計算により算出されるので教示する必要がなく、　煩雑な教示作業を回避することができ、マスターロボットの移動開始位置及び目標位置を教示するだけで両アーム間に動作ズレのない十分な精度で双腕協調を行うことができるとしている。しかしながら、　この方法では双腕動作中に随時通過点データを送信する必要があり、通信による遅れが発生する。これは組立等の位置精度が必要とされるような場合、把持精度も要求され、このような場合には通信の遅れによる両アーム間の相対位置誤差は無視できないものとなる。また高速化を図る場合には通信による時間の遅れによって発生する両アーム間の相対位置誤差はより大きなものとなり、高速化が難しい。
【００１２】
また、特開平８−１８５２１８号公報では、マスターロボットに投光手段と測距手段を設け、　マスターロボットの動作点を教示し、　スレーブロボットには受光手段を設け、　投光手段から受光手段に照射された光の位置および測距手段の検出距離が予め設定された原位置におけるそれらのデータと合致するようにスレーブロボットの動作点を教示している。が、　それは教示手段にのみ適用され、　実際の制御動作には適用されていない。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、双腕ロボットの協調動作時に発生する相対誤差を抑制し、　協調動作をより高速に、　正確に実行することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成するために請求項１記載の発明は、一方のアームをマスターアームとし、　他方のアームをスレーブアームとして、双腕を協調して共通の対象物を把持し操るための双腕同時動作を行う双腕ロボット装置の制御装置であって、スレーブアームもしくはマスターアームに位置計測用のマークを備え、　もう一方のアームにマークを検出する検出手段を備え、　検出したマークからスレーブアームの位置を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置を制御することを特徴とした。
【００１５】
請求項２記載の発明は、一方のアームをマスターアームとし、　他方のアームをスレーブアームとして、双腕を協調して共通の対象物を把持し操るための双腕同時動作を行う双腕ロボット装置の制御装置であって、スレーブアームもしくはマスターアームに位置及び姿勢計測用のマークを備え、　もう一方のアームにマークを検出する検出手段を備え、　検出したマークからスレーブアームの位置及び姿勢を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置及び姿勢を制御することを特徴とした。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、スレーブアームもしくはマスターアームに備えた位置計測用マークまたは位置及び姿勢計測用マーク、及びもう一方のアームに備えたマークを検出する検出手段は、６軸回転軸の先のリスト部分の双腕で対象物を把持した際に対向する面に設けることを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、スレーブアームもしくはマスターアームに備えた位置及び姿勢計測用マークは３　点であり、もう一方のアームに３点のマークを同時に計測する撮像装置を備え、　撮像した３点のマークの画像からマスターアームとスレーブアームの相対位置及び姿勢を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置及び姿勢を制御する。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の発明において、スレーブアームもしくはマスターアームに位置及び姿勢計測用の正方形または正方形を表す４点のマークを備え、　もう一方のアームに正方形または正方形を表す４点のマークを計測する撮像装置を備え、撮像した正方形または正方形を表す４点のマークの画像からマスターアームとスレーブアームの相対位置及び姿勢を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置及び姿勢を制御することを特徴とする。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項２記載の発明において、スレーブアームもしくはマスターアームに位置及び姿勢計測用の真円形と横線のマークを備え、　もう一方のアームに真円形と横線のマークを計測する撮像装置を備え、撮像した真円形と横線のマークの画像からマスターアームとスレーブアームの相対位置及び姿勢を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置及び姿勢を制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項７記載の発明は、一方のアームをマスターアームとし、　他方のアームをスレーブアームとして、双腕を協調して共通の対象物を把持し操るための双腕同時動作を行う双腕ロボット装置の制御装置であって、マスターアームもしくはスレーブアームに投光手段と測距手段を備え、　もう一方のアームに投光手段からのレーザを受光して照射位置を検出する受光手段を備え、検出した位置及び距離からマスターアームとスレーブアームの相対位置及び姿勢を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置及び姿勢を制御することを特徴とする。
【００２１】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、スレーブアームもしくはマスターアームに備えた投光手段と測距手段及びもう一方のアームに備えた投光手段からのレーザを受光して照射位置を検出する受光手段は、６軸回転軸の先のリスト部分の双腕で対象物を把持した際に対向する面に設けることを特徴とする。
【００２２】
請求項９記載の発明は、請求項１から８の何れか一項に記載の制御装置に基づいて動作することを特徴とする。
【００２３】
請求項１０記載の発明は、一方のアームをマスターアームとし、　他方のアームをスレーブアームとして、双腕を協調して共通の対象物を把持し操るための双腕同時動作を行う双腕ロボット装置の制御方法であって、スレーブアームもしくはマスターアームに備えた位置計測用のマークを、　もう一方のアームに備えた検出手段を用いて検出し、　検出したマークからスレーブアームの位置を算出し、　制御することを特徴とする。
【００２４】
請求項１１記載の発明は、一方のアームをマスターアームとし、　他方のアームをスレーブアームとして、双腕を協調して共通の対象物を把持し操るための双腕同時動作を行う双腕ロボット装置の制御方法であって、スレーブアームもしくはマスターアームに備えた位置及び姿勢計測用のマークを、　もう一方のアームに備えた検出手段を用いて検出し、　検出したマークからスレーブアームの位置及び姿勢を算出し、　制御することを特徴とする。
【００２５】
請求項１２記載の発明は、　一方のアームをマスターアームとし、　他方のアームをスレーブアームとして、双腕を協調して共通の対象物を把持し操るための双腕同時動作を行う双腕ロボット装置の制御方法であって、マスターアームもしくはスレーブアームに備えた投光手段と測距手段と、　もう一方のアームに備えた投光手段からのレーザを受光して照射位置を検出する受光手段とからマスターアームとスレーブアームの相対位置及び姿勢を算出し、　スレーブアームの位置及び姿勢を制御することを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照しながら本発明の双腕ロボット装置の制御装置、双腕ロボット装置、その制御方法に係る実施の形態を詳細に説明する。図１〜図８を参照すると本発明の双腕ロボット装置の制御装置、双腕ロボット装置、その制御方法に係る実施の形態が示されている。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１に双腕ロボットと作業台、部品供給部の構成の一例を示す。ここでは２台のロボットとしているが、１台のロボットが２本のアームを有する形でもよく、作業台、部品供給部構成も特に限定するものではない。例えば、部品供給部３に置かれた対象物４（ここではローラとする）を部品供給部３のＡ点から作業台２のＢ点に移載する場合を考える。
【００２８】
対象物４の両端を各アームで把持し、双腕を協調制御し同時動作させて対象物を移動する、この場合、双腕の相対位置及び姿勢誤差により対象物に無理な力が加わり、把持、移動ができないばかりか対象物を破壊してしまう可能性がある。よって移動時の相対誤差を抑制する必要がある。ここではスレーブアームにマークを設け、マスターアームにマークを検出する手段を備えた場合について説明する。なお、マスターアームの動作点は教示されているものとする。
【００２９】
スレーブアームの先端に図２に示すマーク９を設ける。双腕でローラ等の対象物を把持する場合、６軸回転フランジ面８の先の双腕ハンドの位置関係は、図３のようになり、６軸回転フランジ面８の先に取り付けたハンド（ハンドリスト７とフィンガー６からなる）の向かい合う面が一意に決まる。
【００３０】
６軸回転フランジ面８の先のハンドリスト部７にマークを設ける。このマークを検出する検出手段はカメラと照明から構成され、　マスターアームにはマークを検出するためのカメラ及び照明を設ける。マスターアームも同様に双腕で対象物を把持する場合一意に決まる向かい合う面の６軸回転フランジ面８の先のハンドリスト部７にカメラを設ける。そうすることにより双腕協調制御による同時動作時には多少の相対誤差が発生してもマークがカメラ撮像領域からはずれることはない。
【００３１】
次に、図６に示されたフローチャートを参照しながら本実施形態の動作手順を説明する。
対象物毎に把持した状態のマーク画像、つまりスレーブアームとマスターアームの相対関係を示すマーク画像を予め記憶しておく。各アームが把持位置へ移動し、　対象物を把持すると協調制御により対象物を移動させる。初期の把持状態におけるマーク画像を取得し、　メモリ等のコントローラ内記憶手段に初期マーク画像を基準画像として記憶する。
【００３２】
双腕把持による同時動作開始に合わせ、　カメラによるマーク撮像を開始する（ステップＳ６０１）。撮像したマーク画像からマーク位置を検出して（ステップＳ６０２）マークの基準画像とを比較し（ステップＳ６０３）、　マーク位置を画像処理することによりスレーブアームの相対位置誤差が求まる（ステップＳ６０４）。この相対位置誤差をフィードバックして相対位置誤差を０とするようにスレーブアームを制御する（ステップＳ６０５）。この時アームリスト部にコンプライアンスを設け、　姿勢誤差はコンプライアンスにより吸収する。小さなコンプライアンスでより正確に制御可能となる。ここでは用いるマークは相対位置誤差が求められればよく、　３点でも４点でも、　特定の形状のマークでもよい。また基準となる初期マーク画像は対象物毎に予め記憶しておき、　対象物に合わせて読み出す。
【００３３】
このように本実施形態は、スレーブアームもしくはマスターアームに位置計測用のマークを備え、もう一方のアームに前記マークを検出する検出手段を備え、　検出したマークからスレーブアームの位置を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置を制御するので、両アームの相対位置誤差を抑え、　煩雑な教示作業を行うことなく小さなコンプライアンスでより正確に容易に双腕を協調制御し、　同時動作を行うことができる。大きなコンプライアンスを設けることができない精度の必要な組立分解作業も行うことができる。
【００３４】
また、スレーブアームもしくはマスターアームに備えた位置計測用マーク及びもう一方のアームに備えたマークを検出する検出手段は、６軸回転軸の先のリスト部分の双腕で対象物を把持した際に対向する面に設けるので、双腕把持動作中常にマークがカメラ撮像領域に収まり、　必要なマーク画像を取得することができる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
次に、添付図面を参照しながら本発明に係る第２の実施形態について説明する。
本実施形態は、上記と同様に各アームのハンドリスト部７に位置及び姿勢計測用マーク及び検出手段を設ける。ここではアームリスト部にコンプライアンスは設けず、検出手段により取得したマーク画像を画像処理することにより、　相対位置及び姿勢を求め、　制御する。
【００３６】
位置及び姿勢計測用のマークとして、上記と同様にスレーブアームのハンドリスト部７に３点のマークを設ける。３点のマークのうち１　点を、　例えば２点は丸、　１点は四角にする等識別できるようにしておく。対象物毎に把持した状態のマーク画像つまりスレーブアームとマスターアームの相対関係を示すマーク画像及び内部パラメータを予め求め、　記憶しておく。ここで内部パラメータは３点の位置及び重心位置、　辺周長（３点間の各辺の長さ）、面積である。
【００３７】
または、同様に正方形または正方形を表す４点のマークを設けてもよい。４点のマークのうち１点、　もしくは４つの頂点のうち１点を識別できるようにしておく。内部パラメータは４点の位置、　重心位置、　辺周長（　４点間の各辺の長さ）、マーク回転角度（　図４に示された角度ａ）　及び面積である。
【００３８】
または、同様に真円形と横線のマークを設けてもよい。マーク形状の一例を図５に示す。真円形に対する横線の位置長さは必ずしも図５に示すものではなく、　任意の位置、長さで構わない。横線の片側を識別できるようにしておく。内部パラメータは真円形状、　楕円率、　重心位置、　横線回転角度（　図５に示された角度ａ）　及び面積である。
【００３９】
次に、図７を参照しながら本実施形態の動作手順を説明する。
双腕把持による同時動作開始に合わせ、　カメラによるマーク撮像を開始する（ステップＳ７０１）。撮像画像からマーク位置、重心位置、辺周長、面積を算出し（ステップＳ７０２）、マークの基準画像の内部パラメータと比較し（ステップＳ７０３）、　画像処理及び演算することによりスレーブアームの相対位置誤差ΔＸ　、ΔＹ　、ΔＺおよび相対姿勢誤差Δα、　Δβ、　Δγが求まる（ステップＳ７０４）。この相対位置及び姿勢誤差をフィードバックして相対誤差を０　とするようにスレーブアームを制御する（ステップＳ７０５）。なお、基準となる初期マーク画像は対象物毎に予め記憶しておき、　対象物に合わせて読み出す。
【００４０】
このように本実施形態は、スレーブアームもしくはマスターアームに位置及び姿勢計測用のマークを備え、もう一方のアームに前記マークを検出する検出手段を備え、　検出したマークからスレーブアームの位置及び姿勢を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置及び姿勢を制御するので、コンプライアンスを必要とせず、　両アームの相対位置及び姿勢誤差を抑制し、　煩雑な教示作業を行うことなくより正確に双腕を協調制御し、　同時動作を行うことができる。
【００４１】
また、スレーブアームもしくはマスターアームに備えた位置と姿勢計測用マーク、及びもう一方のアームに備えたマークを検出する検出手段を、６軸回転軸の先のリスト部分の双腕で対象物を把持した際に対向する面に設けるので、双腕把持動作中常にマークがカメラ撮像領域に収まり、　必要なマーク画像を取得することができる。
【００４２】
また、スレーブアームもしくはマスターアームに備えた位置及び姿勢計測用マークは３　点であり、もう一方のアームに３点のマークを同時に計測する撮像装置を備え、　撮像した３点のマークの画像からマスターアームとスレーブアームの相対位置及び姿勢を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置及び姿勢を制御するのでマーク画像から両アームの相対位置及び姿勢を容易に且つ正確に取得することができる。
【００４３】
また、スレーブアームもしくはマスターアームに位置及び姿勢計測用の正方形もしくは正方形を表す４点のマークを備え、　もう一方のアームに正方形または正方形を表す４点のマークを同時に計測する撮像装置を備え、　撮像した正方形または正方形を表す４点のマークの画像からマスターアームとスレーブアームの相対位置及び姿勢を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置及び姿勢を制御するので、マーク画像から両アームの相対位置及び姿勢を容易に且つ正確に取得することができる。
【００４４】
また、スレーブアームもしくはマスターアームに位置及び姿勢計測用の真円形と横線のマークを備え、　もう一方のアームに真円形と横線のマークを計測する撮像装置を備え、　撮像した真円形と横線のマークの画像からマスターアームとスレーブアームの相対位置及び姿勢を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置及び姿勢を制御するので、マーク画像から両アームの相対位置及び姿勢を容易に且つ正確に取得することができる。
【００４５】
（第３の実施の形態）
次に添付図面を参照しながら本発明に係る第３の実施形態について説明する。
本実施形態は、マスターアームにはレーザビームを発射する投光手段としてのレーザ発振装置とスレーブ側との距離を光学的に計測する測距手段としての測距センサが備えられており、スレーブアームには受光手段としてレーザ受光用のＣＣＤセンサ及び測距センサ用の反射板が備えられている。測距センサは発射されたレーザが反射板により反射されて返ってくるまでの時間を計測してその距離を測定するものである。
【００４６】
双腕でローラ等の対象物を把持する場合、　双腕の位置関係は図３のようになり、６軸回転フランジ面８の先に取付けたハンド（　ハンドリスト７とフィンガー６から成る）　の向かい合う面が一意に決まる。６軸回転フランジ面８の先のハンドリスト部７にレーザ発振装置と測距センサを設ける。スレーブアームも同様に双腕で対象物を把持する場合一意に決まる向かい合う面の６軸回転フランジ面８の先のハンドリスト部７に受光用ＣＣＤセンサ及び反射板を設ける。そうすることにより双腕協調制御による同時動作時には多少の相対誤差が発生してもレーザ受光が遮られることはない。
【００４７】
次に、図８を参照しながら本実施形態の動作手順を説明する。
対象物毎に把持した状態の照射位置及び測距センサによる測定距離を予め基準値として記憶しておく。ここで各レーザ発振装置、　測距センサ、　ＣＣＤセンサを２つ設けることにより２点のレーザ照射位置、　及び測定距離を求めることができる。２点のレーザ照射位置、　及び測定距離からマスターアームとスレーブアームの相対位置及び姿勢が求まる。
【００４８】
各アームが把持位置へ移動し、　対象物を把持すると協調制御により対象物を移動させる。双腕把持による同時動作開始に合わせ、　レーザを発振し、　受光を開始する（ステップＳ８０１）。レーザの発振、受光によりレーザ照射位置、測定距離を算出し（ステップＳ８０２）、求められた２点のレーザ照射位置、　及び測定距離を基準値と比較（ステップＳ８０３）、　演算することにより相対位置誤差ΔＸ　、ΔＹ　、ΔＺおよび相対姿勢誤差Δα、　Δβ、　Δγが求まる（ステップＳ８０４）。この相対位置及び姿勢誤差をフィードバックして相対誤差を０とするようにスレーブアームを制御する（ステップＳ８０５）。なお、基準となる初期状態の２点のレーザ照射位置、　及び測定距離は対象物毎に予め記憶しておき、　対象物に合わせて読み出す。
【００４９】
このように本実施形態は、マスターアームもしくはスレーブアームに投光手段と測距手段を備え、　もう一方のアームに投光手段からのレーザを受光して照射位置を検出する受光手段を備え、検出した位置及び距離からマスターアームとスレーブアームの相対位置及び姿勢を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置及び姿勢を制御するので、レーザ照射位置及び測定距離から両アームの相対位置及び姿勢を容易に且つ正確に取得することができる。
【００５０】
スレーブアームもしくはマスターアームに備えた投光手段と測距手段及びもう一方のアームに備えた投光手段からのレーザを受光して照射位置を検出する受光手段は、６軸回転軸の先のリスト部分の双腕で対象物を把持した際に対向する面に設けるので、投光手段からのレーザを双腕把持動作に合わせて確実に受光し、　両アームの相対位置及び姿勢情報を取得することができる。
【００５１】
なお、上述した実施形態は、本発明の好適な実施の形態である。但し、これに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように請求項１、９記載の発明は、スレーブアームもしくはマスターアームに位置計測用のマークを備え、もう一方のアームに前記マークを検出する検出手段を備え、　検出したマークからスレーブアームの位置を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置を制御するので、両アームの相対位置誤差を抑え、　煩雑な教示作業を行うことなく小さなコンプライアンスでより正確に容易に双腕を協調制御し、　同時動作を行うことができる。大きなコンプライアンスを設けることができない精度の必要な組立分解作業も行うことができる。
【００５３】
請求項２、１０記載の発明は、スレーブアームもしくはマスターアームに位置及び姿勢計測用のマークを備え、もう一方のアームに前記マークを検出する検出手段を備え、　検出したマークからスレーブアームの位置及び姿勢を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置及び姿勢を制御するので、コンプライアンスを必要とせず、　両アームの相対位置及び姿勢誤差を抑制し、　煩雑な教示作業を行うことなくより正確に双腕を協調制御し、　同時動作を行うことができる。
【００５４】
請求項３記載の発明は、スレーブアームもしくはマスターアームに備えた位置もしくは位置及び姿勢計測用マーク及びもう一方のアームに備えたマークを検出する検出手段は、６軸回転軸の先のリスト部分の双腕で対象物を把持した際に対向する面に設けるので、双腕把持動作中常にマークがカメラ撮像領域に収まり、　必要なマーク画像を取得することができる。
【００５５】
請求項４記載の発明は、スレーブアームもしくはマスターアームに備えた位置及び姿勢計測用マークは３点であり、もう一方のアームに３点のマークを同時に計測する撮像装置を備え、　撮像した３点のマークの画像からマスターアームとスレーブアームの相対位置及び姿勢を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置及び姿勢を制御するので、マーク画像から両アームの相対位置及び姿勢を容易に且つ正確に取得することができる。
【００５６】
請求項５記載の発明は、スレーブアームもしくはマスターアームに位置及び姿勢計測用の正方形もしくは正方形を表す４点のマークを備え、　もう一方のアームに正方形または正方形を表す４点のマークを同時に計測する撮像装置を備え、　撮像した正方形または正方形を表す４点のマークの画像からマスターアームとスレーブアームの相対位置及び姿勢を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置及び姿勢を制御するのでマーク画像から両アームの相対位置及び姿勢を容易に且つ正確に取得することができる。
【００５７】
請求項６記載の発明は、スレーブアームもしくはマスターアームに位置及び姿勢計測用の真円形と横線のマークを備え、　もう一方のアームに真円形と横線のマークを計測する撮像装置を備え、　撮像した真円形と横線のマークの画像からマスターアームとスレーブアームの相対位置及び姿勢を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置及び姿勢を制御するので、マーク画像から両アームの相対位置及び姿勢を容易に且つ正確に取得することができる。
【００５８】
請求項７、１１記載の発明は、マスターアームもしくはスレーブアームに投光手段と測距手段を備え、　もう一方のアームに投光手段からのレーザを受光して照射位置を検出する受光手段を備え、検出した位置及び距離からマスターアームとスレーブアームの相対位置及び姿勢を算出する演算手段を備え、　スレーブアームの位置及び姿勢を制御するので、レーザ照射位置及び測定距離から両アームの相対位置及び姿勢を容易に且つ正確に取得することができる。
【００５９】
請求項８記載の発明は、スレーブアームもしくはマスターアームに備えた投光手段と測距手段及びもう一方のアームに備えた投光手段からのレーザを受光して照射位置を検出する受光手段は、６軸回転軸の先のリスト部分の双腕で対象物を把持した際に対向する面に設けるので、投光手段からのレーザを双腕把持動作に合わせて確実に受光し、　両アームの相対位置及び姿勢情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態の構成を示す図である。
【図２】アーム先端のマークを示す図である。
【図３】双腕ロボットで対象物を把持する場合の双腕ハンドの位置関係を示す図である。
【図４】マークを用いた位置及び姿勢検出方法を説明するための図である。
【図５】マークを用いた位置及び姿勢検出方法を説明するための図である。
【図６】第１の実施形態の動作手順を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態の動作手順を示すフローチャートである。
【図８】第３の実施形態の動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
４　対象物
７　ハンドリスト部
８　６軸回転フランジ面
９　マーク[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device, a dual-arm robot device, and a control method for a dual-arm robot device that performs a joint work by an emphasis operation or a synchronous operation in a dual-arm robot device having two arms, and particularly to a common object. The present invention relates to a control device, a dual-arm robot device, and a control method for a dual-arm robot device that grips, moves, and assembles with two arms.
[0002]
[Prior art]
Generally, when grasping, moving, and assembling an object by a robot, the object is grasped with two arms, such as when the object is a roller or the like, the graspable portion is limited, or the object is heavy. Then, a method of moving and assembling is effective. However, it is not easy to actually emphasize and control the two arms.
[0003]
Patent Literatures 1 to 3 below describe a control method of a dual-arm robot device having a technical field similar to the present invention.
[0004]
[Patent Document 1]
Patent No. 2554968
[Patent Document 2]
JP-A-7-20915
[Patent Document 3]
JP-A-8-185218
[0005]
Hereinafter, the inventions described in these patent documents will be described.
[0006]
In the invention disclosed in Japanese Patent No. 2554968 as Patent Literature 1, the operation is started in synchronization, and the same article is transferred at the operation speed of each robot calculated from the operation distance of each robot. A plurality of robots are emphasized by providing a pass-through of each bolot such that the distance between the robots is within a predetermined range on the route.
[0007]
In the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-20915 as Patent Document 2, teaching point data is taught to a master arm, and a passing point to which the master arm should sequentially move is determined by interpolation calculation based on the teaching point data. . The passing point data is transmitted to the slave arm, and based on the transmitted data of the passing point of the master arm and data indicating a predetermined relative position / posture relationship between the master arm and the slave arm, the slave arm determines the next position. Is determined, and the master arm and the slave arm are each synchronously moved to the next point to be moved. By repeating the transmission of data from the master arm to the slave arm and the movement of the master arm and the slave arm to the next point, the two arms are synchronized to perform the two-arm cooperative control.
[0008]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-185218 as Patent Document 3, a light emitting means and a distance measuring means are provided on a master robot in order to solve the difficulty of teaching, and the operating point of the master robot is taught, and a slave robot receives light. Means are provided, and the operating point of the slave robot is taught so that the position of the light emitted from the light emitting means to the light receiving means and the detection distance of the distance measuring means coincide with those data at the preset original position. .
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally controlling each arm independently according to each teaching program, providing a teaching point for aligning both arms at time intervals on the target trajectory, and repeatedly aligning both arms at time intervals In the control method for synchronizing the movements of the two arms, the cooperative control relationship between the two arms is good at each alignment time, but the relationship between the two arms shifts with the passage of time, and the relative position and relative position An error occurs in the attitude, and not only cannot the target be controlled, but also the risk of destroying the target. In order to suppress errors in the relative positions and relative postures of both arms, it is necessary to shorten the interval at which both arms are aligned.However, providing a large number of transit points reduces the operating speed and increases the number of teaching points. However, there is a problem that the teaching operation becomes complicated.
[0010]
In Japanese Patent No. 2554968, the operation is started in synchronization, the same article is transferred at the operation speed of each robot calculated from the operation distance of each robot, and the distance between each other is within a predetermined range on the transfer path. A plurality of robots are operated in a coordinated manner by providing a certain turnover of each robot. However, strictly speaking, even when the operation is performed at an operation speed proportional to the distance, a relative position error occurs between the two arms during acceleration / deceleration. When increasing the speed, it is difficult to set the operation speed in free trajectory control in which each axis motor rotates at the maximum speed.
[0011]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-20915, a movement start position and a target position of a master robot are taught, pass points are calculated from the taught data by interpolation calculation as needed, and the master robot is controlled. Sent to the slave robot as needed to calculate the passing point of the slave robot from the passing point data of the master robot and the data indicating the relative position / posture relationship between the master robot and the slave robot and control the slave robot. Thus, the cooperative control of the two arms is performed without performing a complicated teaching operation. According to this method, the destination of the slave robot is sequentially determined in accordance with the movement of the master robot in units of interpolation points, and the slave robot is moved synchronously, and the passing point is calculated by interpolation. It is stated that a complicated teaching operation can be avoided, and that the two-arm cooperation can be performed with sufficient accuracy without movement displacement between the two arms only by teaching the movement start position and the target position of the master robot. However, in this method, it is necessary to transmit the passing point data at any time during the double-arm operation, and a delay due to communication occurs. In this case, when positional accuracy such as assembly is required, gripping accuracy is also required. In such a case, a relative position error between the two arms due to a delay in communication cannot be ignored. In the case of increasing the speed, the relative position error between the two arms caused by the time delay due to the communication becomes larger, and it is difficult to increase the speed.
[0012]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-185218, a light projecting means and a distance measuring means are provided for a master robot, an operating point of the master robot is taught, a light receiving means is provided for a slave robot, and light is irradiated from the light projecting means to the light receiving means. The operating point of the slave robot is taught such that the detected light position and the detection distance of the distance measuring means match those data at the preset original position. However, it is applied only to the teaching means, not to the actual control operation.
[0013]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to suppress a relative error generated at the time of a cooperative operation of a dual-arm robot, and to execute the cooperative operation faster and more accurately.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a dual arm simultaneous arm for grasping and manipulating a common object in cooperation with two arms by using one arm as a master arm and the other arm as a slave arm. A control device for a dual-arm robot device that performs an operation, comprising a mark for position measurement on a slave arm or a master arm, a detecting means for detecting the mark on the other arm, and a position of the slave arm from the detected mark. And calculating the position of the slave arm.
[0015]
The invention according to claim 2 is a dual-arm robot device that performs dual-arm simultaneous operation for grasping and manipulating a common object in cooperation with two arms, with one arm being a master arm and the other arm being a slave arm. The slave arm or the master arm is provided with a mark for measuring the position and posture, and the other arm is provided with a detecting means for detecting the mark, and the position and posture of the slave arm are calculated from the detected mark. It is characterized by comprising arithmetic means and controlling the position and attitude of the slave arm.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, a position measurement mark or a position and orientation measurement mark provided on the slave arm or the master arm and a mark provided on the other arm are detected. The detection means is provided on a surface facing when the object is gripped by the two arms at the wrist portion ahead of the six-axis rotation axis.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the position and orientation measurement marks provided on the slave arm or the master arm are three points, and the other arm simultaneously measures three marks. An arithmetic unit configured to calculate the relative position and orientation of the master arm and the slave arm from the captured images of the three marks, and to control the position and orientation of the slave arm.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the slave arm or the master arm is provided with a four-point mark representing a square or a square for position and orientation measurement, and the other arm represents a square or a square. An image pickup device for measuring four marks; and a calculating means for calculating the relative position and posture of the master arm and the slave arm from the image of the square or the four marks representing the square, and the position and posture of the slave arm. Is controlled.
[0019]
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 2, wherein the slave arm or the master arm is provided with a true circle and a horizontal line mark for position and orientation measurement, and the other arm measures the true circle and the horizontal line mark. And an arithmetic unit for calculating the relative position and posture of the master arm and the slave arm from the captured images of the true circle and the horizontal line mark, and controlling the position and posture of the slave arm.
[0020]
The invention according to claim 7, wherein one arm is a master arm and the other arm is a slave arm, and the two arms cooperate with each other to perform a dual-arm simultaneous operation for grasping and manipulating a common object. The master arm or the slave arm is provided with a light projecting means and a distance measuring means, and the other arm is provided with a light receiving means for receiving a laser beam from the light projecting means and detecting an irradiation position. It is characterized by comprising a calculating means for calculating the relative position and posture of the master arm and the slave arm from the position and distance, and controlling the position and posture of the slave arm.
[0021]
According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect of the present invention, the laser beam from the light emitting means and the distance measuring means provided in the slave arm or the master arm and the laser light from the light emitting means provided in the other arm are received and irradiated. The light receiving means for detecting the position is provided on a surface facing when the object is gripped by the double arm at the wrist portion ahead of the six-axis rotation axis.
[0022]
A ninth aspect of the present invention is characterized by operating based on the control device according to any one of the first to eighth aspects.
[0023]
The invention according to claim 10, wherein one arm is a master arm and the other arm is a slave arm, and the two arms cooperate with each other to perform a dual-arm simultaneous operation for grasping and manipulating a common object. Control means for detecting a position measurement mark provided on a slave arm or a master arm using a detection means provided on the other arm, calculating a position of the slave arm from the detected mark, and controlling It is characterized by doing.
[0024]
The invention according to claim 11, wherein one arm is a master arm and the other arm is a slave arm, and the two arms cooperate with each other to perform a dual-arm simultaneous operation for grasping and manipulating a common object. Detecting a position and orientation measurement mark provided on the slave arm or the master arm using detection means provided on the other arm, and detecting the position and orientation of the slave arm from the detected mark. It is characterized by calculating and controlling.
[0025]
The invention according to claim 12, wherein one arm is a master arm and the other arm is a slave arm, and the two arms cooperate with each other to perform a dual-arm operation for grasping and manipulating a common object. Control method, comprising: a light emitting means and a distance measuring means provided on a master arm or a slave arm; and a light receiving means for receiving a laser from the light emitting means provided on the other arm and detecting an irradiation position. It is characterized in that the relative position and posture of the master arm and the slave arm are calculated, and the position and posture of the slave arm are controlled.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of a control device, a double-arm robot device, and a control method for the dual-arm robot device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 to FIG. 8 show an embodiment of a control device of a double-arm robot device, a double-arm robot device, and a control method thereof according to the present invention.
[0027]
(First Embodiment)
FIG. 1 shows an example of the configuration of a dual-arm robot, a workbench, and a component supply unit. Here, two robots are used, but one robot may have two arms, and the configuration of the work table and the component supply unit is not particularly limited. For example, consider a case where an object 4 (here, a roller) placed in the component supply unit 3 is transferred from point A of the component supply unit 3 to point B of the worktable 2.
[0028]
The two ends of the object 4 are gripped by each arm, and the two arms are cooperatively controlled and simultaneously operated to move the object. In this case, an unreasonable force is applied to the object due to a relative position and posture error of the two arms, and the grip is performed. In addition, there is a possibility that the object cannot be moved and the object is destroyed. Therefore, it is necessary to suppress the relative error during the movement. Here, a case will be described in which a mark is provided on the slave arm and a means for detecting the mark is provided on the master arm. It is assumed that the operating point of the master arm is taught.
[0029]
The mark 9 shown in FIG. 2 is provided at the tip of the slave arm. When gripping an object such as a roller with two arms, the positional relationship of the two-arm hand beyond the six-axis rotating flange surface 8 is as shown in FIG. The facing surfaces of the hand list 7 and the finger 6) are uniquely determined.
[0030]
A mark is provided on the hand wrist portion 7 at the end of the six-axis rotating flange surface 8. The detection means for detecting the mark is composed of a camera and illumination, and the master arm is provided with a camera and illumination for detecting the mark. Similarly, in the case of the master arm, a camera is provided on the hand wrist section 7 at the end of the six-axis rotating flange surface 8 of the facing surface which is uniquely determined when the target object is gripped by the double arm. By doing so, the mark does not deviate from the camera imaging region even if a slight relative error occurs during simultaneous operation by the dual-arm cooperative control.
[0031]
Next, the operation procedure of the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
A mark image of a state gripped for each object, that is, a mark image indicating a relative relationship between the slave arm and the master arm is stored in advance. When each arm moves to the gripping position and grips the target, the target is moved by cooperative control. A mark image in an initial grip state is acquired, and the initial mark image is stored as a reference image in a storage unit in a controller such as a memory.
[0032]
At the same time as the simultaneous operation by the two-arm grip, the camera starts to capture the mark (step S601). The position of the mark is detected from the captured mark image (step S602), and the mark is compared with the reference image (step S603). The relative position error of the slave arm is determined by performing image processing on the mark position (step S604). This slave position error is fed back to control the slave arm so that the slave position error becomes zero (step S605). At this time, a compliance is provided in the arm wrist, and the attitude error is absorbed by the compliance. More precise control is possible with small compliance. Here, the mark to be used only needs to determine the relative position error, and may be a three-point mark, a four-point mark or a mark of a specific shape. The reference initial mark image is stored in advance for each object, and is read out according to the object.
[0033]
As described above, in the present embodiment, the slave arm or the master arm is provided with a mark for position measurement, the other arm is provided with the detecting means for detecting the mark, and the calculating means for calculating the position of the slave arm from the detected mark Since the position of the slave arm is controlled, the relative position error between the two arms can be suppressed, and the two arms can be more accurately and easily coordinated and controlled simultaneously with small compliance without performing complicated teaching work, thereby performing simultaneous operations. it can. Assembly and disassembly work that requires high precision that cannot provide great compliance can also be performed.
[0034]
The detection means for detecting the position measurement mark provided on the slave arm or the master arm and the mark provided on the other arm is provided when the target object is gripped by the dual arm at the end of the wrist portion of the six-axis rotation axis. Since the mark is provided on the opposing surface, the mark always stays in the camera imaging area during the double-arm gripping operation, and a required mark image can be obtained.
[0035]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In the present embodiment, similarly to the above, a mark for position and orientation measurement and a detection unit are provided in the hand wrist unit 7 of each arm. Here, no compliance is provided in the arm list portion, and the relative position and orientation are obtained and controlled by performing image processing on the mark image acquired by the detection means.
[0036]
As marks for position and orientation measurement, three marks are provided on the hand list section 7 of the slave arm in the same manner as described above. One of the three marks is identified, for example, two points are circles, one point is a square, and so on. A mark image in a state of being gripped for each object, that is, a mark image indicating a relative relationship between the slave arm and the master arm, and internal parameters are obtained in advance and stored. Here, the internal parameters are the position of the three points, the position of the center of gravity, the side circumference (the length of each side between the three points), and the area.
[0037]
Alternatively, a square or four marks representing a square may be provided. One of the four marks or one of the four vertices can be identified. The internal parameters are the position of the four points, the position of the center of gravity, the side circumference (the length of each side between the four points), the mark rotation angle (the angle a shown in FIG. 4), and the area.
[0038]
Alternatively, a mark of a perfect circle and a horizontal line may be similarly provided. FIG. 5 shows an example of the mark shape. The position length of the horizontal line with respect to the true circle is not necessarily shown in FIG. 5, but may be any position and length. Be prepared to identify one side of the horizontal line. The internal parameters are the perfect circular shape, ellipticity, center of gravity position, horizontal line rotation angle (angle a shown in FIG. 5), and area.
[0039]
Next, an operation procedure of the present embodiment will be described with reference to FIG.
At the same time as the simultaneous operation by the two-arm grip, the camera starts to capture the mark (step S701). The position of the mark, the position of the center of gravity, the side circumference, and the area are calculated from the captured image (step S702), compared with the internal parameters of the reference image of the mark (step S703), and the relative position error of the slave arm is calculated and processed. ΔX, ΔY, ΔZ and relative attitude errors Δα, Δβ, Δγ are obtained (step S704). The slave arm is controlled so that the relative error is set to 0 by feeding back the relative position and attitude error (step S705). The reference initial mark image is stored in advance for each object, and is read out according to the object.
[0040]
As described above, in the present embodiment, the slave arm or the master arm is provided with the mark for measuring the position and the posture, and the other arm is provided with the detecting means for detecting the mark, and the position and the posture of the slave arm are determined from the detected mark. Computing means to calculate and control the position and posture of the slave arm, so that compliance is not required, the relative position and posture error of both arms are suppressed, and the double arm can be more accurately controlled without performing complicated teaching work. Coordinated control enables simultaneous operation.
[0041]
The detection means for detecting the position and orientation measurement marks provided on the slave arm or the master arm and the mark provided on the other arm is gripped by the double arm at the end of the wrist of the six-axis rotation axis. In this case, since the mark is provided on the opposing surface, the mark always fits in the camera imaging area during the double-arm gripping operation, and a required mark image can be obtained.
[0042]
Also, the position and orientation measurement marks provided on the slave arm or the master arm are three points, and the other arm is provided with an image pickup device for simultaneously measuring the three points marks. Since there is a calculating means for calculating the relative position and posture of the arm and the slave arm, and the position and posture of the slave arm are controlled, the relative position and posture of both arms can be easily and accurately obtained from the mark image.
[0043]
In addition, the slave arm or the master arm is provided with four marks representing a square or a square for position and orientation measurement, and the other arm is provided with an imaging device that simultaneously measures four marks representing a square or a square. Calculation means for calculating the relative position and attitude of the master arm and the slave arm from the image of the four points representing the square or the square, and controlling the position and attitude of the slave arm. And the posture can be easily and accurately acquired.
[0044]
In addition, the slave arm or the master arm is provided with a perfect circle and horizontal line mark for position and orientation measurement, and the other arm is equipped with an imaging device that measures the perfect circle and horizontal line mark. Calculation means for calculating the relative position and orientation of the master arm and the slave arm from the image of the target arm. Since the position and orientation of the slave arm are controlled, the relative position and orientation of both arms can be easily and accurately obtained from the mark image. be able to.
[0045]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In the present embodiment, the master arm is provided with a laser oscillation device as a light projecting unit that emits a laser beam and a distance measuring sensor as a distance measuring unit that optically measures the distance between the slave side and the slave arm. Is provided with a CCD sensor for receiving laser light and a reflector for a distance measuring sensor as light receiving means. The distance measuring sensor measures the time until the emitted laser is reflected by the reflector and returns.
[0046]
When gripping an object such as a roller with two arms, the positional relationship between the two arms is as shown in FIG. 3, and the hand (comprising the hand wrist 7 and the finger 6) attached to the tip of the six-axis rotating flange surface 8 faces each other. The plane is uniquely determined. A laser oscillation device and a distance measuring sensor are provided in the hand wrist section 7 at the end of the six-axis rotating flange surface 8. Similarly, when the slave arm grips the object with the double arm, the light receiving CCD sensor and the reflection plate are provided on the hand wrist portion 7 at the end of the six-axis rotating flange surface 8 which is a uniquely determined facing surface. By doing so, the laser light reception is not interrupted even if some relative error occurs during the simultaneous operation by the dual-arm cooperative control.
[0047]
Next, an operation procedure of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The irradiation position and the distance measured by the distance measuring sensor in a state of being gripped for each object are stored in advance as reference values. Here, two laser irradiation positions and a measurement distance can be obtained by providing two laser oscillation devices, a distance measurement sensor, and two CCD sensors. From the two laser irradiation positions and the measurement distance, the relative position and attitude of the master arm and the slave arm can be obtained.
[0048]
When each arm moves to the gripping position and grips the target, the target moves by cooperative control. The laser is oscillated and the light reception is started at the same time as the simultaneous operation by the two-arm grip is started (step S801). The laser irradiation position and measurement distance are calculated by laser oscillation and light reception (step S802), and the obtained two laser irradiation positions and measurement distance are compared with a reference value (step S803). ΔX, ΔY, ΔZ and relative attitude errors Δα, Δβ, Δγ are obtained (step S804). The slave arm is controlled so that the relative error becomes zero by feeding back the relative position and posture error (step S805). Note that the two laser irradiation positions and the measurement distance in the initial state as a reference are stored in advance for each object, and read out according to the object.
[0049]
As described above, in the present embodiment, the master arm or the slave arm is provided with the light emitting means and the distance measuring means, and the other arm is provided with the light receiving means for receiving the laser beam from the light emitting means and detecting the irradiation position. Calculation means for calculating the relative position and posture of the master arm and the slave arm from the measured position and distance, and the position and posture of the slave arm are controlled, so that the relative position and posture of both arms can be easily determined from the laser irradiation position and measurement distance. And accurately.
[0050]
The light receiving means for receiving the laser from the light emitting means and the distance measuring means provided on the slave arm or the master arm and detecting the irradiation position by receiving the laser from the light emitting means provided on the other arm is a list of the tip of the six axis rotation axis. Since it is provided on the surface facing the object when gripping the object with the double arms, it is necessary to reliably receive the laser from the light emitting means according to the double-arm gripping operation and acquire the relative position and posture information of both arms Can be.
[0051]
The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0052]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the invention according to claims 1 and 9 includes a mark for position measurement on the slave arm or the master arm, and a detecting means for detecting the mark on the other arm. Computing means to calculate the position of the slave arm from, and control the position of the slave arm, so that the relative position error between the two arms can be suppressed, and the double arm can be more accurately and easily controlled with small compliance without performing complicated teaching work. Coordinated control enables simultaneous operation. Assembly and disassembly work that requires high precision that cannot provide great compliance can also be performed.
[0053]
The invention according to claims 2 and 10 has a mark for position and orientation measurement on the slave arm or the master arm, and a detecting means for detecting the mark on the other arm, and the position and the position of the slave arm from the detected mark. Computation means for calculating the posture is provided, and the position and posture of the slave arm are controlled.Therefore, compliance is not required, the relative position and posture errors of both arms are suppressed, and more accurate duplication is performed without complicated teaching work. Arms can be coordinated to perform simultaneous operations.
[0054]
According to a third aspect of the present invention, the detecting means for detecting the position or position / posture measurement mark provided on the slave arm or the master arm and the mark provided on the other arm is provided in the list portion ahead of the six-axis rotation axis. Since the object is provided on the surface facing the object when the object is gripped by the dual arms, the mark always fits in the camera imaging area during the dual-arm gripping operation, and a required mark image can be obtained.
[0055]
According to a fourth aspect of the present invention, the position and orientation measurement marks provided on the slave arm or the master arm are provided at three points, and the other arm is provided with an image pickup device for simultaneously measuring the three points marks. Computing means for calculating the relative position and posture of the master arm and the slave arm from the image of the mark, and controlling the position and posture of the slave arm, so that the relative position and posture of both arms can be easily and accurately determined from the mark image Can be obtained.
[0056]
According to a fifth aspect of the present invention, the slave arm or the master arm is provided with four points representing squares or squares for position and orientation measurement, and the other arm is simultaneously measured with four points representing squares or squares. An image pickup device is provided, and arithmetic means is provided for calculating the relative position and posture of the master arm and the slave arm from the image of the captured square or the four marks representing the square. Since the position and posture of the slave arm are controlled, The relative position and posture of both arms can be easily and accurately acquired.
[0057]
According to a sixth aspect of the present invention, a slave arm or a master arm is provided with a mark of a perfect circle and a horizontal line for position and orientation measurement, and the other arm is provided with an image pickup device for measuring the mark of a perfect circle and a horizontal line. Computing means for calculating the relative position and posture of the master arm and the slave arm from the images of the perfect circle and the horizontal line mark. The position and posture of the slave arm are controlled, so that the relative position and posture of both arms can be easily determined from the mark image. And accurately.
[0058]
According to the seventh and eleventh aspects of the present invention, the master arm or the slave arm has a light projecting means and a distance measuring means, and the other arm has a light receiving means for receiving a laser beam from the light projecting means and detecting an irradiation position. Calculating means for calculating the relative position and posture of the master arm and the slave arm from the detected position and distance, and controlling the position and posture of the slave arm, the relative position and posture of both arms from the laser irradiation position and the measured distance Can be easily and accurately obtained.
[0059]
According to an eighth aspect of the present invention, the light receiving means for receiving the laser from the light emitting means and the distance measuring means provided in the slave arm or the master arm and detecting the irradiation position by receiving the laser from the light emitting means provided in the other arm comprises: Since the object is provided on the opposite surface when gripping the object with the two arms of the wrist part ahead of the six-axis rotation axis, the laser from the light emitting means is reliably received according to the dual-arm gripping operation, and Position and orientation information can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a mark at the tip of an arm.
FIG. 3 is a diagram illustrating a positional relationship of a double-armed hand when a target object is gripped by a double-armed robot.
FIG. 4 is a diagram for explaining a position and orientation detection method using marks.
FIG. 5 is a diagram for explaining a position and orientation detection method using marks.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation procedure according to the first embodiment.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation procedure according to the second embodiment.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation procedure according to the third embodiment.
[Explanation of symbols]
4 Object
7 Hand list section
8 6-axis rotating flange surface
9 mark

Claims

A control device for a dual-arm robot device that performs dual-arm simultaneous operation for grasping and manipulating a common object in cooperation with the dual arms, with one arm serving as a master arm and the other arm serving as a slave arm,
The slave arm or the master arm includes a mark for position measurement, the other arm includes a detection unit that detects the mark, and a calculation unit that calculates a position of the slave arm from the detected mark. A control device for a dual-arm robot device, characterized by controlling a position of a slave arm.

A control device for a dual-arm robot device that performs dual-arm simultaneous operation for grasping and manipulating a common object in cooperation with the dual arms, with one arm serving as a master arm and the other arm serving as a slave arm,
The slave arm or the master arm is provided with a mark for position and orientation measurement, the other arm is provided with a detection unit for detecting the mark, and a calculation unit for calculating the position and orientation of the slave arm from the detected mark is provided. A control device for a dual-arm robot device, comprising: controlling a position and a posture of the slave arm.

The detection means for detecting the position measurement mark or the position and orientation measurement mark provided on the slave arm or the master arm, and the mark provided on the other arm, are provided in the list part ahead of the six-axis rotation axis. 3. The control device for a dual-arm robot device according to claim 1, wherein the control device is provided on a surface facing when the object is gripped by the arm.

The position and orientation measurement marks provided on the slave arm or the master arm are 3 points, and the other arm is provided with an image pickup device that measures three marks at the same time. 3. The control device for a dual-arm robot device according to claim 2, further comprising calculation means for calculating a relative position and a posture of the master arm and the slave arm, and controlling the position and the posture of the slave arm.

The slave arm or the master arm is provided with a four-point mark representing a square or a square for position and orientation measurement, and the other arm is provided with an imaging device that measures the four-point mark representing a square or a square. 3. An arithmetic unit for calculating a relative position and an attitude of the master arm and the slave arm from an image of four marks representing a square or a square, and controlling a position and an attitude of the slave arm. A control device for the dual-arm robot device according to claim 1.

The slave arm or the master arm is provided with a mark of a perfect circle and a horizontal line for position and orientation measurement, and the other arm is provided with an imaging device for measuring the mark of a perfect circle and a horizontal line, and the imaged mark of a perfect circle and a horizontal line is taken. 3. The control device for a dual-arm robot device according to claim 2, further comprising: a calculating unit that calculates a relative position and a posture of the master arm and the slave arm from the image of (b), and controls a position and a posture of the slave arm. .

A control device for a dual-arm robot device that performs dual-arm simultaneous operation for grasping and manipulating a common object in cooperation with the dual arms, with one arm serving as a master arm and the other arm serving as a slave arm,
The master arm or the slave arm includes a light projecting unit and a distance measuring unit, and the other arm includes a light receiving unit that receives a laser beam from the light projecting unit and detects an irradiation position. A control device for a dual-arm robot device, comprising: calculating means for calculating a relative position and a posture of a master arm and the slave arm; and controlling a position and a posture of the slave arm.

The light receiving means for receiving the laser from the light emitting means and the distance measuring means provided on the slave arm or the master arm and detecting the irradiation position by receiving the laser from the light emitting means provided on the other arm is provided at the end of the six-axis rotation axis. 8. The control device for a dual-arm robot device according to claim 7, wherein the control device is provided on a surface facing the object when the object is gripped by the dual arms of the wrist portion of the above.

A dual-arm robot device that operates based on the control device according to claim 1.

A method of controlling a dual-arm robot device that performs dual-arm simultaneous operation for grasping and manipulating a common object by coordinating two arms, with one arm serving as a master arm and the other arm serving as a slave arm,
A mark for position measurement provided on the slave arm or the master arm is detected by using a detection means provided on the other arm, and the position of the slave arm is calculated from the detected mark and controlled. Control method for a dual-arm robot device.

A method of controlling a dual-arm robot device that performs dual-arm simultaneous operation for grasping and manipulating a common object by coordinating two arms, with one arm serving as a master arm and the other arm serving as a slave arm,
A position and orientation measurement mark provided on the slave arm or the master arm is detected by using a detection unit provided on the other arm, and the position and orientation of the slave arm are calculated and controlled from the detected mark. A method for controlling a dual-arm robot device, comprising:

A method of controlling a dual-arm robot device that performs dual-arm simultaneous operation for grasping and manipulating a common object by coordinating two arms, with one arm serving as a master arm and the other arm serving as a slave arm,
A master arm and a slave arm comprising: a light projecting means and a distance measuring means provided on the master arm or the slave arm; and a light receiving means for receiving a laser from the light projecting means provided on the other arm and detecting an irradiation position. A control method for a dual-arm robot device, comprising: calculating a relative position and a posture of the robot; and controlling a position and a posture of the slave arm.