JP2007274091A - ロボットに用いられる情報通信システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】分離されたセンサ信号送信装置1とセンサ信号受信装置2間がフルカラーの光学的信号で通信され、送信装置1はセンサ信号を受けて、センサ識別信号に基づく色信号と、センサの出力信号値に基づく輝度信号からなり、光情報信号を生成し、カラーLED13から光情報信号によるユーザが動作状態を認識可能な光束を照射し、離間配置される受信装置2では、撮像部21により撮像された光情報信号を含む画像データから画像処理部22が抽出した色情報(色信号)と輝度情報(輝度信号)に対してセンサ信号解析部23がセンサ3の識別信号と出力値(センサ量)を生成するロボットに用いられる情報通信システムである。
【選択図】図1
Description
この特許文献1においては、一本の信号線上を伝搬される信号の周波数帯域を複数に分割して、それぞれに異なる周波数帯域をその信号線に接続する複数の機器に割り当てる技術が開示されている。この技術によれば、各機器は、それぞれに周波数帯域が異なっている信号が入力するため、独立して制御することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るロボットに用いられる情報通信システムの構成例を示している。
この情報通信システムは、ロボットに搭載され、大別すると、作業等を行うための可動部に設けられるセンサ信号送信装置1と、可動部を固定するロボット本体内に設けられるセンサ信号受信装置2とで構成される。センサ信号送信装置1は、ロボットの可動部に設けられている少なくとも1つ以上のセンサ3に信号線で接続されている。
このセンサ信号受信装置2は、CCD等の固体撮像素子(画像センサ)からなり、センサ3からの光束を受光し光電変換により画像データを生成する撮像部21と、画像データからカラーLED13の色情報(色信号)と輝度情報(輝度信号)を抽出する画像処理部22と、色情報と輝度情報からセンサ3の識別信号とセンサ3の出力値(センサ量)を解析出力するセンサ信号解析部23と、解析して出力されたセンサ3の識別信号とセンサ3の出力値を予め設定した記憶領域(テーブルやファイル等)に関連づけて格納するセンサ信号格納部24とで構成される。
本実施形態の情報通信システムは、ロボット30における物品距離計測用センサに利用される。このロボット30は、マニピュレータ付きロボットに構成され、先端側を3次元に移動可能なアーム34が備えられている。このアーム34は、基端側がロボット胴体側に取り付けられて固定され、先端側には、物品33を把持できるハンド部35が取り付けられている。ハンド部35には、指に相当する少なくとも2本のバーからなる把持部36が設けられている。この把持部36の先端には距離センサ31a,31bが設けられ、手のひらに相当するハンド部35のバー付け根部分には少なくとも1つの距離センサ32が設けられている。これらの距離センサ31a,31b,32は、物品33を把持する際に、物品33とハンド部35との距離を計測し、その計測信号に基づきロボット制御部(図示せず)がハンド部35の把持状態をリアルタイムで把握して、把持動作を制御する。このロボット30は、ハンド部35を用いて、台等に載置されて静止状態にある物品であっても、移動体上例えば、ベルトコンベヤー上に載置されて移動する物品に対しても把持状態を把握して同様に把持することが可能に構成されている。
これらのうち、センサ信号送信装置1は、ハンド部35内にセンサ信号処理部11と可変抵抗12と電源15が搭載される。これらの構成部位は、個別に又は一体的なユニットとして搭載される。センサ信号処理部11は、距離センサ31a,31b,32を含むセンサ3と配線により接続される。また、カラーLED13及び基準用LED14は、発光した光束が外部に照射されるように発光部分がハンド部外装に設けられている。
事前に、光信号のキャリブレーションを行う.センサ信号処理部11では、基準となる値を有する輝度信号及び、予め設定された色信号を生成して、カラーLED13と基準用LED14とをそれぞれ発光させる。撮像部21は、各LEDから照射された光束を撮像して、画像データを生成し相対値を算出して保持する。また,その他の初期化作業があれば、適宜実施する。
図3は、第2の実施形態に係る回転バルブ開閉等の作業を行うロボットに用いられる情報通信システムの構成例を示している。尚、図3に示す構成部位で前述した図2に示した構成部位と同等の構成部位には同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
ロボットの作業の内には、回転バルブを回転させて開閉する作業や水道の蛇口を廻して開け閉めする作業がある。このような回転を伴う動作は、ロボットのアーム等の先端又は、その先端に取り付けられているハンド部に回転する機構を備えて実現することが考えられる。図3に示すロボット30は、アーム部34の先端に歯車等を用いて構成される回転機構37が設けられ、その回転機構37に取り付けられたハンド部35が回転可能な構成となっている。ハンド部35には、指として機能するバー形状の複数の把持部36が設けられている。これらの把持部36は、バルブ42のハンドルを把持した際に、ハンドル部分があたる箇所には、力覚センサ41a,41b,…が設けられている。これらの力覚センサ41a,41bは、センサ信号送信装置1のセンサ信号処理部11に接続されている。力覚センサ41a,41bで検出されたセンサ信号は、前述した第1の実施形態と同様に、カラーLED13からセンサ信号に基づく色と輝度による光束が撮像部21に照射される。ハンドルを回転させている際には、これらの力覚センサ41a,41bは、把持部36によりハンドルに押圧されている。力覚センサ41a,41bにより計測される把持部36に掛かる反力に基づき、ロボット制御部がバルブ42の全閉状態を判定する。
本実施形態は、ロボットとユーザ間で互いに関わり合いがある作業を行う場合に用いられる。例えば、図4に示すようなユーザ53がロボット30のハンド部35に物品52を渡す作業においては、ユーザ53はハンド部35が物品52を確実に把持したか否かを確認した後、手を物品52から離す必要がある。しかし、一般的にロボット30は、指のように機能する把持部36の形状が人間のものとは異なっている。外見が変わらず、無表情且つ無反応であるため、ユーザは把持状態を確認することが難しい。
本実施形態は、異なる作業を行う複数種のハンド部がアーム先端に着脱可能に装着され、用途に応じてハンド部の取り替えができるように構成されたロボットに情報通信システムを搭載した例である。
Claims (8)
- ロボットに設けられた少なくとも1つのセンサから得られた稼働に必要な情報からなるセンサ信号を受信し、該センサ信号を出力したセンサを識別するための識別情報に基づき生成した色信号とセンサ出力値に基づき生成した輝度信号とを含む光情報信号を出力するセンサ信号処理部と、
上記センサ処理部が出力した上記光情報信号に基づく無色又は有色の光束と予め定めた基準となる基準光束を同時又は個別に照射する発光部と、を有する送信装置と、
上記送信装置が照射した光束及び基準光束を撮像する撮像部と、
上記撮像部により生成された画像データから上記色信号及び上記輝度信号を抽出する画像処理部と、
上記色信号及び上記輝度信号から上記センサの上記識別情報及び上記センサ出力値を解析して出力する信号解析部と、を有する受信装置と、
で構成されることを特徴とするロボットに用いられる情報通信システム。 - 上記センサ信号送信装置の上記発光部は、
上記ロボットの上記センサの近傍で発光部分が露出するように配置され、上記光情報信号に基づく少なくとも3色の光束を個々又は同時に発光して、無色又は有色の光束として外部に照射する第1の発光部と、
上記第1の発光部と隣接して設けられ、予め設定された色光及び輝度値による基準光束を指示により外部に照射する第2の発光部と、で構成されることを特徴とする請求項1に記載のロボットに用いられる情報通信システム。 - 上記受信装置の上記画像処理部は、
上記送信装置の稼働に先立って、上記第1の発光部が照射した光束と、上記第2の発光部が照射した上記基準光束とから上記ロボットの周囲の光環境による該光束への影響を排除するための相対値を算出保持し、上記撮像部により生成された画像データに対して上記相対値による補正処理を行う機能を有することを特徴とする請求項2に記載のロボットに用いられる情報通信システム。 - 上記センサ信号送信装置の上記発光部は、
上記センサが設けられたロボットの可動部が動作した際に、上記撮像部の画角内に1つが存在するように、該センサの近傍に複数個が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のロボットに用いられる情報通信システム。 - 上記センサ信号送信装置の上記発光部は、
上記センサが設けられたロボットの可動部が動作した際に、上記撮像部の画角内に1つが存在するように該センサ近傍の該可動部外装周囲に設けられる複数の発光窓と、
上記可動部内に上記発光部が設けられ、該発光部が照射した光束を複数に分配する分配手段と、
上記分配手段に分配された光束を上記発光窓のそれぞれに導く導光部材と、をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載のロボットに用いられる情報通信システム。 - 上記センサ信号送信装置の上記第1の発光部は、
上記光情報信号に基づき、少なくとも3色の光束を個々又は同時に、且つ連続的又は任意の間隔を空けて間欠的に発光して、無色又は有色の光束を外部に照射することを特徴とする請求項2に記載のロボットに用いられる情報通信システム。 - 上記受信装置の上記撮像部には、
上記ロボットに備えられる稼働時に目として機能するロボット撮像部が用いられることを特徴とする請求項1に記載のロボットに用いられる情報通信システム。 - 上記センサ信号送信装置の上記第1の発光部において、
1つの可動状態を複数のセンサにより検出するように構成される上記ロボットの上記可動部にそれぞれに異なる色光を発光する複数の発光部が配置され、上記可動部の可動状態に追従して変化を検出するセンサのセンサ信号に基づき、該変化に従って上記発光部を発光させて、発光部分が異なる色光に変化して可動状態を提示することを特徴とする請求項2に記載のロボットに用いられる情報通信システム。
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