JP2009285778A - ロボットハンドの姿勢検知システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ロボットハンド1の指部2において、その外周面2cにはバンド8が巻き付けられている。バンド8の外周面には、互いに異なる色で着色された複数の領域b1,b2,b3,・・・,bnが形成されている。各領域b1〜bnに着色された色の色相は、それぞれ指部2の長手方向に沿って同一である。また、各領域b1〜bnの色相は、指部2の周方向に沿って連続的に変化している。ロボットハンド1から所定の距離を隔てた位置には、指部2を撮影するためのカメラ7が配置されている。カメラ7が撮影した指部2の画像は制御部6に出力され、制御部6は、画像上におけるバンド8のエッジ及び色相の変化に基づいて、ロボットハンド1の姿勢を検知する。
【選択図】図1
Description
なお、本発明においてマーカ部とは、指部とは別体の部材であることに限定するものではなく、例えば塗装や、ショットブラストやエッチングなど加工を加えることでパターンを形成し、マーカ部とすることも含む。
マーカ部は、指部の複数箇所に設けられてもよい。複数箇所でロボットハンドの姿勢検知が行なわれるため、姿勢検知の精度を向上することが可能となる。
制御部によるパターンの認識は、マーカ部のエッジを認識すること、及び指部の周方向におけるパターンの変化を認識することによって行なわれてもよい。
実施の形態1.
図1に、この実施の形態1に係るロボットハンドの姿勢検知システムを概略的に示す。
姿勢検知の対象であるロボットハンド1は、図示しない物体を把持するための指部2を備えている。指部2は、先端部2a及び基端部2bを有する略円筒形状の部材であって、基端部2bには、連結部3を介してアーム4が接続されている。アーム4には駆動装置5が接続されており、駆動装置5がアーム4を駆動することによって、ロボットハンド1の姿勢が3次元的に変化する。また、駆動装置5には、ロボットハンド1の姿勢を制御するための制御部6が電気的に接続されており、制御部6から駆動装置5に出力される指令信号に基づいて、駆動装置5がアーム4を駆動する。制御部6は、図示しない記憶部や演算部等を有するコンピュータであって、ロボットハンド1の姿勢を制御するとともに、後述するカメラ7から入力された画像の処理や、ロボットハンド1の姿勢検知を行なう。
尚、図3は、実際の3次元空間内に配置された指部2及びカメラ7を概略的に示したものである。また、図4は、図3に示すカメラ7が指部2を撮影した画像Fを示したものであり、図3に概略的に示す画像Fを、矢印Gの方向から見た場合を示したものでる。ここで、図3に示すように、バンド8は指部2の長手方向に沿った長さL1及び直径W1を有するものとする。また、指部2が位置する3次元空間における座標系を、図3に示すX軸及びY軸と、図3の奥行方向に沿って延びるZ軸(図4参照)とによって規定する。X軸は、カメラ7のレンズ7aの中心軸線に対して平行に延びる水平軸、Y軸はX軸に対して垂直をなす水平軸、Z軸はX軸及びY軸に対して垂直をなす鉛直軸である。
90°−θ2=acos(L3/L2)・・・(1)
ここで、指部2の長手方向に沿った長さL1を長くすればするほど、Z軸周りにおける指部2の回転角度θ2の検出精度を向上させることが可能となっている。
次に、この発明の実施の形態2に係るロボットハンドの姿勢検知システムについて説明する。尚、以下の実施の形態において、図1〜4の参照符号と同一の符号は同一または同様の構成であるので、その詳細な説明は省略する。
図5は実施の形態2に係る指部2を示す概略図である。
図5に示すように、指部2の外周面2cには、実施の形態1におけるバンド8より短く形成され、互いに距離を置いて配置された2つのバンド11a及び11bが、指部2の全周にわたって巻き付けられている。2つのバンド11a及び11bの外周面は、実施の形態1におけるバンド8と同様に複数の色で着色されており、その色相が、指部2の長手方向に沿って同一であるとともに、周方向に沿って連続的に変化するようになっている。その他の構成については、実施の形態1と同様である。
以上のように、指部2の複数箇所にバンド11a及びバンド11bを巻き付けても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、指部2の向きを複数箇所で取得できるため、ロボットハンドの姿勢検知の精度をさらに向上することが可能となる。
次に、この発明の実施の形態3に係るロボットハンドの姿勢検知システムについて説明する。この実施の形態3に係るロボットハンドの姿勢検知システムは、実施の形態1において色相をパターンとしたバンド8の代わりに、互いに異なる幅を有する直線状の模様で形成されたパターンを有するバンドを用いたものである。
図6(a)に示すように、指部2の外周面2cには、実施の形態1と同様の外形形状を有するバンド12が巻き付けられている。バンド12の外周面には、図6(b)に展開された様子を示すように、指部2の長手方向に沿って同一の幅で延びるとともに、指部2の周方向に沿って互いに異なる幅となる直線状の模様c1,c2,・・・,cnが形成されている。
このように、バンド12に、指部2の長手方向に沿って同一の幅で延びるとともに、指部2の周方向に沿って互いに異なる幅となる直線状の模様c1〜cnを形成することによっても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
また、図7(b)に示す指部15のように、その断面形状を楕円形状とすることも可能である。この場合、指部15に巻き付けられたバンド16のパターンのうち、楕円形状の長径部分と短径部分とに配置されるパターンを予め記憶しておくことにより、ロボットハンドの姿勢を検知することができる。
さらに、図7(c)に示す指部17のように、その断面形状を矩形形状とし、バンド18を巻き付けることも可能である。この場合、例えば図7(c)に示す矢印Hの方向から撮影すると、撮影した画像から3箇所のエッジ17a〜17cが検出される。指部17の外周面である4面に配置されるパターンを予め記憶しておくとともに、エッジ17aとエッジ17bとの間のパターン、及びエッジ17bとエッジ17cとの間のパターンを認識することによって、姿勢を検知することも可能である。
図7(a)〜(c)に示すような指部の場合、中心軸線は例えば断面の図心にすることができる。
また、実施の形態1、2において、制御部は画像上におけるバンドの色相を、RGB値からHSV値に変換することによって検出したが、HSV値を用いることに限定するものではない。色相を用いて色を表すものであればよく、例えばHLS色空間(色相(Hue)、彩度(Saturation)、輝度(Lightness))や、マンセル色体系等を用いることも可能である。
また、実施の形態1〜3において、指部の画像は1台のカメラによって撮影されたが、カメラの台数を限定するものではなく、複数台のカメラを用いることも可能である。例えば、2台のカメラを用いる場合は、回転角度θ2を、画像上で計測したバンドの長さ及び直径から算出するのではなく、三角測量の原理を用いて算出することも可能となる。
また、実施の形態1、2において、マーカ部は複数の領域b1,b2,b3,・・・,bnについてそれぞれの内部が同一色になるように着色されていたが、領域を分けることなく、周方向に沿って連続的に色相が変化するようにしてもよい。
Claims (5)
- 姿勢変化可能に設けられる指部を少なくとも1つ有するロボットハンドと、
前記ロボットハンドの前記指部を撮影する撮像装置と、
前記撮像装置が撮影した前記指部の画像が入力される制御部と
を備えるロボットハンドの姿勢検知システムにおいて、
前記指部の外周面には、前記指部の長手方向に沿って同一で、且つ前記指部の周方向に沿って変化するパターンを有するマーカ部が、前記指部の全周にわたって帯状に設けられ、
前記制御部は、前記撮像装置から入力された前記指部の前記画像から、前記マーカ部を検出するとともに、前記画像上における前記パターンを認識し、
認識した前記パターンに基づいて、前記ロボットハンドの姿勢を検知することを特徴とするロボットハンドの姿勢検知システム。 - 前記マーカ部の前記パターンは、色相であって、
前記色相は、前記指部の周方向に沿って連続的に変化する請求項1に記載のロボットハンドの姿勢検知システム。 - 前記マーカ部の前記パターンは、互いに異なる幅を有する直線状の模様である請求項1に記載のロボットハンドの姿勢検知システム。
- 前記マーカ部は、前記指部の複数箇所に設けられる請求項1〜3のいずれか1項に記載のロボットハンドの姿勢検知システム。
- 前記制御部による前記パターンの認識は、
前記マーカ部のエッジを認識すること、及び
前記指部の周方向における前記パターンの変化を認識すること
によって行なわれる請求項1〜4の何れか1項に記載のロボットハンドの姿勢検知システム。
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