JP2008178930A - Workpiece gripping method of robot and robot - Google Patents
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Description
本発明は、対象物であるワークを把持するロボットのワーク把持方法及びロボットに関し、更に詳しくは、ワークの持ち替えを迅速に行うことができると共に設備の簡略化を図ることができるロボットのワーク把持方法及びロボットに関する。 The present invention relates to a robot workpiece gripping method and a robot that grips a workpiece that is an object, and more particularly, to a robot workpiece gripping method capable of quickly changing workpieces and simplifying equipment. And robots.
従来、ロボットを用いたワーク供給方法として、パーツフィーダを用いて対象ワークを整列させ、このワークを把持できる姿勢にして供給し、ロボットのハンドがワークを把持する方法が知られている。また、人又は整列装置により、対象ワークをパレット上に把持できる姿勢に整列させ、そのパレットでワークを供給し、このワークをロボットのハンドが把持する方法も一般的であり、よく知られている。しかしながら、これらの方法は、物量の少ないワークにおいては設備が大きくなり、収納効率が悪い等の問題がある。 Conventionally, as a workpiece supply method using a robot, there is known a method in which a target workpiece is aligned using a parts feeder, supplied in a posture in which the workpiece can be gripped, and a robot hand grips the workpiece. In addition, a method in which a target work is aligned by a person or an aligning device so that the target work can be gripped on a pallet, the work is supplied by the pallet, and this work is gripped by a robot hand is also well known. . However, these methods have problems such as a large equipment for a work with a small amount of material and poor storage efficiency.
一方、山積みされた複数個のワークからカメラを使って把持可能なワークの位置及び姿勢を計測し、ロボットのハンドでワークを把持し、取り出す方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, there has been proposed a method of measuring the position and posture of a work that can be held using a camera from a plurality of stacked work pieces, and holding and taking out the work with a robot hand (see, for example, Patent Document 1). .
しかし、姿勢が整えられていない状態でワークを把持することから、常に把持するべきワークの部位を把持することができない場合があり、ワークの持ち替えが必要になる。このワークの持ち替えでは、ワークをハンドから離して仮置き台の上に仮置きし、視覚センサでワーク姿勢を計測し、ワークを再度把持する方法が多く採られている。他に、専用の治具を用い、ロボットにワークの重量負荷をかけずにワークの姿勢を変え、持ち替えを行う方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
ところで、特に物量の少ないワークを把持する場合は、整列されていないワークを把持する手法を採ることで、把持するべきワークの部位を把持することができない場合があり、ワークの持ち替えが必要になる。ワークの持ち替え方法の代表例は、ワークをハンドから離して仮置き台の上に仮置きし、ワークを把持する方法であるが、台に仮置きした段階で、把持するべきワークの部位が仮置き台に接触していて把持することができないこともあり、万全ではない。このような場合、ロボットがワークを動かして把持可能なワークの姿勢をつくる方法があるが、ロボットの動作が多くなり、持ち替えに時間がかかるという問題がある。 By the way, especially when gripping a work with a small amount of material, it may not be possible to grip the part of the work to be gripped by using a method of gripping an unaligned work, and it is necessary to change the work. . A typical example of the method of changing the workpiece is a method in which the workpiece is temporarily placed on a temporary table by gripping it from the hand, and the workpiece is temporarily placed on the table. It may not be gripped because it is in contact with the table, which is not perfect. In such a case, there is a method of creating a posture of a work that can be gripped by moving the work, but there is a problem that the operation of the robot increases and it takes time to change the work.
また、仮置き台の形状を工夫し、ワークを仮置きした状態でワークの把持すべき位置にハンドの爪が挿入できる隙間を作る方法もあるが、仮置き台の形状が複雑になり、多種のワークに対応する形状を作ることが難しいという問題がある。 There is also a way to create a gap where the hand claw can be inserted at the position where the workpiece should be gripped while the workpiece is temporarily placed, but the shape of the temporary table becomes complicated. There is a problem that it is difficult to make a shape corresponding to the workpiece.
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、ワークの持ち替えを迅速に行うことができると共に設備の簡略化を図ることができるロボットのワーク把持方法及びロボットを提供することである。 An object of the present invention is to provide a robot workpiece gripping method and a robot capable of quickly changing workpieces and simplifying equipment in view of the above-described conventional situation.
上記課題を解決するために、本発明のロボットのワーク把持方法は、対象物であるワー
クを把持するハンドと、このハンドを3次元空間の指定された位置及び姿勢に移動させるロボット本体部と、このロボット本体部を駆動させて上記ハンドの位置及び姿勢を制御するロボット制御装置とを備えるロボットを用いて、上記ワークを把持するロボットのワーク把持方法において、上記ワークを空中に解放し、この空中に解放されたワークを上記ハンドで捕獲把持して持ち替えるようにする。
In order to solve the above problems, a robot workpiece gripping method according to the present invention includes a hand that grips a workpiece that is an object, a robot body that moves the hand to a specified position and posture in a three-dimensional space, In a workpiece gripping method for a robot that grips the workpiece using a robot having a robot control device that controls the position and posture of the hand by driving the robot body, the workpiece is released into the air, The workpiece released in the above is captured and held with the above hand so that it can be changed.
また、上記ワークを落下させて空中に解放し、この落下途中のワークを上記ハンドで捕獲把持して持ち替えるようにするとよい。
また、上記ハンドにより上記ワークを落下させて空中に解放し、このワークを落下させたハンドで再び上記落下途中のワークを捕獲把持して持ち替えるようにするとよい。
Further, it is preferable that the workpiece is dropped and released into the air, and the workpiece in the middle of dropping is captured and held by the hand and changed.
Further, it is preferable that the work is dropped by the hand and released into the air, and the hand that has been dropped is captured and held again by the hand that dropped the work.
また、上記ワークを投げ上げて空中に解放し、この空中に解放されたワークを上記ハンドで捕獲把持して持ち替えるようにするとよい。
また、上記投げ上げられて落下する途中のワークを上記ハンドで捕獲把持して持ち替えるようにするとよい。
Further, it is preferable that the work is thrown up and released into the air, and the work released in the air is captured and held by the hand and held.
Also, the workpiece that is being thrown up and dropped may be captured and held by the hand and then moved.
また、上記ハンドにより上記ワークを投げ上げて空中に解放し、このワークを落下させたハンドで再び上記空中に解放されたワークを捕獲把持して持ち替えるようにするとよい。 Further, it is preferable that the work is thrown up by the hand and released into the air, and the work released in the air is captured and held again by the hand that has dropped the work.
また、上記ワークが把持しやすい姿勢で空中に解放されるように、上記ワークの解放前の姿勢を決定するようにするとよい。
上記課題を解決するために、本発明のロボットは、対象物であるワークを把持するハンドと、このハンドを3次元空間の指定された位置及び姿勢に移動させるロボット本体部と、このロボット本体部を駆動させて上記ハンドの位置及び姿勢を制御するロボット制御装置とを備えるロボットにおいて、上記ロボット制御装置は、空中に解放された上記ワークを捕獲把持する位置及び姿勢を決定し、上記ハンドは、上記ロボット制御装置が決定した位置及び姿勢で上記ワークを捕獲把持して持ち替える構成とする。
Further, it is preferable to determine the posture before release of the workpiece so that the workpiece is released into the air in a posture that allows easy gripping.
In order to solve the above-described problems, a robot according to the present invention includes a hand that holds a workpiece that is an object, a robot main body that moves the hand to a specified position and posture in a three-dimensional space, and the robot main body. And a robot control device that controls the position and posture of the hand by driving the robot, the robot control device determines a position and posture for capturing and gripping the work released in the air, The workpiece is captured and held at the position and posture determined by the robot control device, and the workpiece is held.
また、上記ハンドは、上記ワークを落下させて空中に解放すると共に、この空中に解放されたワークを捕獲把持して持ち替える構成とするとよい。
また、上記ハンドは、上記ワークを投げ上げて空中に解放すると共に、この空中に解放されたワークを捕獲把持して持ち替える構成とするとよい。
Further, the hand may be configured to drop the work and release it into the air, and to capture and hold the work released into the air.
The hand may be configured to throw up the work and release it in the air, and to capture and hold the work released in the air and hold it.
本発明では、ワークを空中に解放し、この空中に解放されたワークをハンドで捕獲把持して持ち替えを行っているため、仮置き台或いはワークの姿勢を変える治具等を用いてワークの持ち替えを行う必要がなくなる。よって、本発明によれば、ワークの持ち替えを迅速に行うことができると共に設備の簡略化を図ることができる。 In the present invention, since the work is released into the air, and the work released in the air is captured and held by the hand, the work is changed using a temporary table or a jig for changing the posture of the work. There is no need to do. Therefore, according to the present invention, it is possible to quickly change the workpiece and simplify the equipment.
また、本発明によれば、仮置き台等を用いる必要がないため、対象ワークの形状の制約を受けにくくすることもできる。 Further, according to the present invention, since it is not necessary to use a temporary table or the like, it is possible to make it difficult to be restricted by the shape of the target workpiece.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係るロボットを示す概略構成図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a robot according to a first embodiment of the present invention.
同図において、ロボット1は、ロボット本体部2と、このロボット本体部2に接続された多関節型のアーム3と、このアーム3の先端に設けられワーク10を把持するハンド4
と、ロボット本体部2に電気的に接続されロボット本体部2を駆動させてハンド4の位置及び姿勢を制御するロボット制御装置5とを備えている。
In the figure, a
And a
アーム3は、先端にハンド4が設けられた第1関節3aと、この第1関節3aの残る他端及びロボット本体部2に接続された第2関節3bとから構成されている。この構成により、アーム3は、動作領域内の空間の任意の位置にハンド4を移動させることが可能となっている。
The
ハンド4は、ワーク10を所望の姿勢で把持できるように、第1関節3aに対して角度調整自在に設けられている。
ロボット制御装置5は、ハンド4の動作領域を視野に入れる視覚装置6に接続されて、視覚装置6の計測結果を、即ちハンド4の位置及び姿勢を、視覚装置6から伝送されている。また、詳しくは後述するが、ロボット制御装置5は、例えばシーケンス制御により、ワーク10の落下後の軌道を予測してワーク10の最適な把持位置、把持姿勢及び把持時間を決定し、これに基づきハンド4の位置及び姿勢を制御して落下中のワーク10を捕獲把持することによりワーク10の持ち替えを行うことが可能となっている。
The
The
図2A、図2B及び図2Cは、それぞれ上記第1実施形態に係るワークを示す斜視図、正面図及び側面図である。
ワーク10は、図2Aに示すように略円柱形状を呈し、曲面の端部に、互いに対向する2つの把持面10a,10aが形成されている。これら2つの把持面10a,10aは、ハンド4による把持を容易にするべく、曲面から窪んだ四角形の平面に形成されている。
2A, 2B and 2C are a perspective view, a front view and a side view showing the workpiece according to the first embodiment, respectively.
The
図3は、上記第1実施形態に係るロボットのワーク持ち替え動作を示すフローチャートである。
まず、図1に示すロボット制御装置5は、視覚装置6からワーク10の把持姿勢を検出し、ハンド4によるワーク10の持ち替えが必要か否かを判断する(S1)。具体的には、図4A及び図4B(ワーク10の把持面10aを把持した状態を示す説明図)に示すように、ハンド4がワーク10の把持面10aを把持している場合には、ワーク10の持ち替えを行う必要がないと判断する。また、図5A及び図5B(ワーク10の把持面を把持していない状態を示す説明図)に示すように、ハンド4がワーク10の把持面10aを把持していない場合には、ワーク10の持ち替えを行う必要があると判断する。
FIG. 3 is a flowchart showing the workpiece transfer operation of the robot according to the first embodiment.
First, the
図6A〜図6Dは、上記第1実施形態に係るロボットのワーク持ち替え動作を示す説明図である。
ロボット制御装置5は、ワーク10の持ち替えが必要であると判断した場合には、視覚装置6から、図6Aに示す落下前の状態におけるワーク10の把持位置及び把持姿勢を検出し、ワーク10の落下後の軌道を予測する(S2)。この軌道予測においては、時間に応じた軌道を予測する必要がある。
6A to 6D are explanatory views showing the workpiece transfer operation of the robot according to the first embodiment.
When the
次に、この軌道予測の結果から、アーム3の移動可能速度等を基にして、ハンド4がワーク10を把持できるか否かを判定する(S3)。具体的には、ワーク10を落下させた場合に、ハンド4により捕獲把持する前に、ワーク10がロボット1の下方に配置された図示しないベース部等の他の部材に接触しないか否かを判定する。また、この際に、ハンド4がワーク10の把持面10aを把持する最適の位置、姿勢及び時間を決定しておくとよい。
Next, based on the trajectory prediction result, it is determined whether or not the
上記判定(S3)により、ハンド4による捕獲把持が成功しない、即ちワーク10が他の部材に接触すると判定された場合には、アーム3を移動させてハンド4を例えば上方に移動させて、ハンド4によるワーク10の把持位置を変更する(S4)。
If it is determined by the above determination (S3) that the capture and gripping by the
そして、図6Bに示すように、ハンド4によるワーク10の把持を解除し、ワーク10を落下させて空中に解放させる(S5)。なお、このワーク10の解放は、ハンド4により行わなくとも、例えば他の装置等によりアーム3(ハンド4)の動作領域にワーク10を落下させてもよい。
Then, as shown in FIG. 6B, the gripping of the
ワーク10が落下している際に、図6Cに示すようにハンド4(アーム3)を移動させて、ロボット制御装置5が決定した位置、姿勢及び時間にて、図6Dに示すようにハンド4によりワーク10を捕獲把持する(S6)。これにより、図4A及び図4Bに示すようにハンド4がワーク10の把持面10aを把持するようになり、ワーク10の持ち替えが終了する。
When the
なお、本実施形態ではワーク10を略円柱形状として説明したが、本発明のワークの形状は、何らかのハンドにより把持されうる形状であればよいため、略円柱形状に限定されない。そのため、本発明のワークは、必ずしも平面の把持面10aを有している必要はない。また、本発明のハンドの形状も、何らかのワークを把持できる形状であればよいため、限定されない。
In the present embodiment, the
以上説明した本実施形態では、ワーク10を空中に解放し、この空中に解放されたワーク10をハンド4で捕獲把持して持ち替えを行っているため、仮置き台或いはワーク10の姿勢を変える治具等を用いてワーク10の持ち替えを行う必要がなくなる。よって、本実施形態によれば、ワーク10の持ち替えを迅速に行うことができると共に設備の簡略化を図ることができる。更には、仮置き台等を用いる必要がないため、対象ワーク10の形状の制約を受けにくくすることもできる。
In the present embodiment described above, the
また、本実施形態によれば、ワーク10を落下させることにより、ワーク10を空中に解放しているため、ワーク10の軌道が予測しやすく、ワーク10の持ち替えをより正確に行うことができる。
According to the present embodiment, since the
また、本実施形態によれば、ワーク10を落下させたハンド4で再び落下途中のワーク10を捕獲把持しているため、ワーク10を落下させる装置等が不要になり、より設備の簡略化を図ることができる。
Moreover, according to this embodiment, since the
<第2実施形態>
本実施形態では、ワーク10を落下させて空中に解放するのではなく、投げ上げて空中に解放する点のみ上記第1実施形態と相違するため、上記第1実施形態のS1〜S4に対応するS11〜S14の説明は省略する。
Second Embodiment
This embodiment is different from the first embodiment only in that the
図7は、本発明の第2実施形態に係るロボットのワーク持ち替え動作を示すフローチャートである。
図8A〜図8Dは、上記第2実施形態に係るロボットのワーク持ち替え動作を示す説明図である。
FIG. 7 is a flowchart showing the workpiece transfer operation of the robot according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8A to FIG. 8D are explanatory views showing the workpiece transfer operation of the robot according to the second embodiment.
まず、上記第1実施形態と同様に、ワーク10の持ち替えが必要な場合に(S11)、ワークの軌道を予測し(S12)、ワーク10を捕獲把持可能であることを確認しておく(S13,14)。また、ハンド4がワーク10の把持面10aを把持する最適の位置、姿勢及び時間を決定しておく。
First, similarly to the first embodiment, when it is necessary to change the workpiece 10 (S11), the trajectory of the workpiece is predicted (S12), and it is confirmed that the
そして、図8Aに示す状態から、図8Bに示すようにハンド4によってワーク10を投げ上げて空中に解放させる(S15)。なお、このワーク10の投げ上げは、ハンド4に
より行わなくとも、例えば他の装置等により、アーム3(ハンド4)の動作領域にワーク10を落下させてもよい。また、ワーク10は鉛直方向上方に投げ上げるのがロボット制御装置5による軌道予測が容易になるため望ましいが、アーム3の移動の容易さ(例えば第1関節3aのみを動かせば足りる場合)等を考慮して斜め上方に投げ上げてもよい。更には、ワーク10の解放後の回転を防止するべく、ワーク10を投げ上げる方向にハンド4を向かせた状態で、ワーク10を投げ上げるのも有効である。
Then, from the state shown in FIG. 8A, the
ワーク10が落下している際に、図8Cに示すようにハンド4(アーム3)を移動させて、ロボット制御装置5が決定した位置、姿勢及び時間にて、図8Dに示すようにハンド4によりワーク10を捕獲把持する(S16)。これにより、ハンド4がワーク10の把持面10aを把持するようになり、ワーク10の持ち替えが終了する。なお、ワーク10を落下中に把持せず、投げ上げられて上方に移動している際に把持してもよい。
When the
以上説明した本実施形態では、ワーク10を空中に解放し、この空中に解放されたワーク10をハンド4で捕獲把持して持ち替えを行っているため、仮置き台或いはワーク10の姿勢を変える治具等を用いてワーク10の持ち替えを行う必要がなくなる。よって、本実施形態によれば、ワーク10の持ち替えを迅速に行うことができると共に設備の簡略化を図ることができる。更には、仮置き台等を用いる必要がないため、対象ワーク10の形状の制約を受けにくくすることもできる。
In the present embodiment described above, the
また、本実施形態によれば、ワーク10を投げ上げて空中に解放し、ハンド4で捕獲把持するため、ワーク10を把持するまでの時間を長くすることができ、ワーク10の捕獲把持を容易にすることができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、投げ上げて落下途中のワーク10を捕獲把持するため、ワーク10を把持するまでの時間をより長くすることができ、ワーク10の捕獲把持を一層容易にすることができる。
In addition, according to the present embodiment, since the
また、本実施形態によれば、ワーク10を投げ上げたハンド4で再びワーク10を捕獲把持することにより持ち替えを行っているため、ワーク10を投げ上げる装置等が不要になり、より設備の簡略化を図ることができる。
Further, according to the present embodiment, since the holding is performed by capturing and gripping the
<第3実施形態>
本実施形態は、ワーク10の空中への解放の姿勢を変更する工程に特徴を有するため、その他の工程については上記第1又は第2実施形態と同様の工程であるものとする。
<Third Embodiment>
Since this embodiment has a feature in the step of changing the posture of releasing the
図9は本発明の第3実施形態に係るワークの変更前の把持姿勢を、図10は変更後の把持姿勢を、図11は捕獲時の把持姿勢を、それぞれ示した説明図である。
図9に示すように、ワーク10の把持面10aが鉛直方向から傾いている場合には、ワーク10の捕獲把持の際にも傾いたままとなったり、回転しながら落下してしまう。そのため、上記第1及び第2実施形態で説明したロボット制御装置5により、ワーク10が把持しやすい姿勢になるように、ワーク10の解放前の姿勢を計算で決定する。そして、図10に示すように、ハンド4を傾けて、ここでは把持面10aが鉛直方向に沿うように、ワーク10の把持姿勢を変更する。
FIG. 9 is an explanatory view showing the gripping posture before the change of the workpiece according to the third embodiment of the present invention, FIG. 10 is the gripping posture after the change, and FIG. 11 is the gripping posture at the time of capture.
As shown in FIG. 9, when the gripping
以上のような工程を上記第1実施形態又は上記第2実施形態に加えることで、図11に示すように、捕獲把持の際にも把持面10aが鉛直方向に沿うようになり、ハンド4によるワーク10の把持が容易になる。よって、本実施形態によれば、上記第1実施形態又は上記第2実施形態の効果に加え、ワーク10の持ち替えをより正確に行うことができる。
By adding the above steps to the first embodiment or the second embodiment, as shown in FIG. 11, the gripping
1 ロボット
2 ロボット本体部
3 アーム
4 ハンド
5 ロボット制御装置
6 視覚装置
10 ワーク
10a 把持面
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ワークを空中に解放し、
該空中に解放されたワークを前記ハンドで捕獲把持して持ち替えることを特徴とするロボットのワーク把持方法。 A hand that grips a workpiece that is an object, a robot main body that moves the hand to a specified position and posture in a three-dimensional space, and a robot that controls the position and posture of the hand by driving the robot main body In a workpiece gripping method for a robot that grips the workpiece using a robot provided with a control device,
Release the workpiece into the air,
A method for gripping a workpiece of a robot, wherein the workpiece released into the air is captured and held by the hand and then held.
該落下途中のワークを前記ハンドで捕獲把持して持ち替えることを特徴とする請求項1記載のロボットのワーク把持方法。 Drop the workpiece and release it into the air,
2. The robot workpiece gripping method according to claim 1, wherein the workpiece in the middle of dropping is captured and held by the hand and then changed.
該ワークを落下させたハンドで再び前記落下途中のワークを捕獲把持して持ち替えることを特徴とする請求項2記載のロボットのワーク把持方法。 The work is dropped by the hand and released into the air,
3. The robot workpiece gripping method according to claim 2, wherein the workpiece that has been dropped is captured and held again by the hand that has dropped the workpiece.
該空中に解放されたワークを前記ハンドで捕獲把持して持ち替えることを特徴とする請求項1記載のロボットのワーク把持方法。 Throw the workpiece and release it into the air,
2. The robot workpiece gripping method according to claim 1, wherein the workpiece released into the air is captured and held by the hand and then held.
該ワークを落下させたハンドで再び前記空中に解放されたワークを捕獲把持して持ち替えることを特徴とする請求項4記載のロボットのワーク把持方法。 Throw the work with the hand and release it into the air,
5. The robot workpiece gripping method according to claim 4, wherein the workpiece released into the air is captured and held again by the hand that has dropped the workpiece.
前記ロボット制御装置は、空中に解放された前記ワークを捕獲把持する位置及び姿勢を決定し、
前記ハンドは、前記ロボット制御装置が決定した位置及び姿勢で前記ワークを捕獲把持して持ち替えることを特徴とするロボット。 A hand that grips a workpiece that is an object, a robot main body that moves the hand to a specified position and posture in a three-dimensional space, and a robot that controls the position and posture of the hand by driving the robot main body In a robot comprising a control device,
The robot control device determines a position and posture for capturing and gripping the workpiece released into the air;
The robot according to claim 1, wherein the hand captures and holds the workpiece at a position and posture determined by the robot control device.
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