JP2011194493A - Camera attachable/detachable robot device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位置姿勢が未知なワークの位置姿勢を検出する画像処理機能を持つロボット装置に関する。 The present invention relates to a robot apparatus having an image processing function for detecting the position and orientation of a workpiece whose position and orientation are unknown.
同一形状のワークが乱雑に山積みされた中から、又は所定領域内に３次元的に異なる任意の位置姿勢で収納されているワークの集合から個々のワークを取出す作業について、予め整列されていない状態であっても人手によって整列する作業を行うことなくワークの取出しを可能にする方法として、例えば特許文献１に記載されている発明が知られている。 A state in which the workpieces are not arranged in advance for the work of picking up individual workpieces from a group of workpieces stored in an arbitrary position and orientation that are three-dimensionally different from each other in a predetermined area from among the piled up workpieces of the same shape Even so, for example, an invention described in Patent Document 1 is known as a method for enabling removal of a workpiece without performing a manual alignment operation.
特許文献１は、山積みされたワーク又は所定領域内に３次元的に異なる任意の位置姿勢で収納されているワークの中から、個々の位置姿勢を正確に検出することができ、又は作業方向、作業位置を求めることができる画像処理機能を持つロボットを得ることを目的としている。
そのために、ＣＣＤカメラ等の画像データを取込む手段である２次元視覚センサにて撮像し、ロボットの作業方向若しくは作業方向及び作業位置を求め、さらには、撮像した画像データに基づいて、作業方向を決めて２次元視覚センサ若しくは３次元視覚センサでワークの位置姿勢を正確に検出するものである。
Patent Document 1 can accurately detect individual positions and postures from stacked workpieces or workpieces stored in arbitrary positions and postures three-dimensionally within a predetermined area, or a work direction, The object is to obtain a robot having an image processing function capable of obtaining a work position.
For this purpose, the image is picked up by a two-dimensional visual sensor, which is a means for capturing image data such as a CCD camera, and the working direction or working direction and working position of the robot is obtained. The position and orientation of the workpiece are accurately detected by a two-dimensional visual sensor or a three-dimensional visual sensor.
このように、２次元視覚センサ若しくは３次元視覚センサによってワークの位置姿勢の把握が可能であるため、予めワークを整列することなく取出しできるようになっている。 Thus, since the position and orientation of the workpiece can be grasped by the two-dimensional visual sensor or the three-dimensional visual sensor, the workpiece can be taken out without being arranged in advance.
ロボットハンドに取付けたＣＣＤカメラ等の視覚センサについて、一般にワークに対して大型であることが多い。そのため、ロボットハンドがワークを取りに行くときに、ワークが入っている容器の壁と視覚センサが干渉しやすく、容器の隅に置かれているワークを取出すことができないという問題点があった。
そのため、視覚センサを活用することで、ワークを整列する必要がなくなったにもかかわらず、上記理由のために結局部分的にワークを整列させる必要が生じていた。
In general, a visual sensor such as a CCD camera attached to a robot hand is generally large for a workpiece. For this reason, when the robot hand goes to pick up the workpiece, the wall of the container containing the workpiece and the visual sensor easily interfere with each other, and the workpiece placed in the corner of the container cannot be taken out.
For this reason, there has been a need to partially align the workpieces for the above reasons, even though it is no longer necessary to align the workpieces by using the visual sensor.
そこで、本発明の目的は、ワークが容器の隅に存在する場合であっても、容器の壁と干渉することなくワークを取出すことが可能なロボットハンドを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a robot hand that can take out a workpiece without interfering with the wall of the container even when the workpiece is present in the corner of the container.
前記目的を達成するため、本発明によると、ワークを認識して把持するロボット装置であって、
ワークを認識する画像認識装置と、
ワークを把持するロボットハンドを有する動作機構と、
前記認識に基づいて、前記ロボットハンドがワークを把持するように前記動作機構を制御する制御装置と、
前記動作機構に対し、前記画像認識装置が着脱可能となっている、ことを特徴とするロボット装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a robot apparatus for recognizing and gripping a workpiece,
An image recognition device for recognizing a workpiece;
An operation mechanism having a robot hand for gripping a workpiece;
A control device that controls the operation mechanism so that the robot hand grips a workpiece based on the recognition;
A robot apparatus is provided in which the image recognition apparatus is detachable from the operation mechanism.
本発明によると、前記動作機構は、前記ワークの位置まで該ロボットハンドを移動させるロボットアームと、
該ロボットアームを回転軸を中心に回転させる関節と、
前記ロボットハンドを支えるロボット装置の手先部を有し、
前記ロボットハンドは、ワークを把持するための複数本の爪と、
前記爪を開位置と閉位置の間で開閉させるチャック装置と、
該チャック装置と前記ロボット装置の手先部を接続する支持部を有し、
前記チャック装置は、前記爪をそれぞれ片持支持する片持支持部材と、
該片持支持部材の相対位置を連続的に変化させるアクチュエータとを備える。
According to the present invention, the operation mechanism includes a robot arm that moves the robot hand to the position of the workpiece;
A joint that rotates the robot arm about a rotation axis;
Having a hand portion of a robot device for supporting the robot hand;
The robot hand includes a plurality of claws for gripping a workpiece,
A chuck device for opening and closing the claw between an open position and a closed position;
Having a support part for connecting the chuck device and the hand part of the robot device;
The chuck device includes cantilever support members for cantilevering the claws;
And an actuator for continuously changing the relative position of the cantilever support member.
本発明によると、前記爪によって前記ロボットハンドに把持されるための取手部分を有する。 According to the present invention, it has a handle portion for being gripped by the robot hand by the claw.
さらに本発明によると、前記画像認識装置は、内側の側面に段差部分を有する収納容器に対して、前記段差部分によって下方から支えられる凸部分を有する。 Further, according to the present invention, the image recognition device has a convex portion supported from below by the step portion with respect to the storage container having the step portion on the inner side surface.
また、他の実施例では、前記画像認識装置は、前記支持部の側面に取り外し可能に接続されている接続部を介して接続されている。 In another embodiment, the image recognition device is connected to a side surface of the support portion through a connection portion that is detachably connected.
本発明によると、ロボット装置によって把持された画像認識装置、またはロボットハンドの側面に接続された画像認識装置が、ロボット装置から脱着可能であるため、ワークを把持する際にワークが収納されている容器の壁と干渉することなく、ワークを把持することができる。 According to the present invention, the image recognition device gripped by the robot device or the image recognition device connected to the side of the robot hand is detachable from the robot device, so that the workpiece is stored when gripping the workpiece. The workpiece can be gripped without interfering with the wall of the container.
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図１は、本発明の第１実施例によるロボットハンドを備えたロボット装置の全体図である。
この図において、１１はロボット装置、１２ａ〜１２ｃはロボットアーム、１３はロボット装置の手先部、１４はテーブル、１５はロボットハンド、１６はワーク、１７はワーク用容器、１８ａ〜１８ｃは関節、１９は動作機構、２０は制御装置、２１は画像認識装置である。
FIG. 1 is an overall view of a robot apparatus having a robot hand according to a first embodiment of the present invention.
In this figure, 11 is a robot apparatus, 12a to 12c are robot arms, 13 is a hand part of the robot apparatus, 14 is a table, 15 is a robot hand, 16 is a work, 17 is a work container, 18a to 18c are joints, 19 Is an operation mechanism, 20 is a control device, and 21 is an image recognition device.
ロボット装置１１は、この例ではテーブル１４の上面に固定された垂直多関節ロボットであるが、本発明はこれに限定されず、その他のロボット（スカラロボットや直交ロボット）であってもよい。 In this example, the robot apparatus 11 is a vertical articulated robot fixed to the upper surface of the table 14, but the present invention is not limited to this, and may be another robot (a SCARA robot or an orthogonal robot).
本発明のロボットハンド１５は、ロボット装置の手先部１３に搭載され、所定の作動範囲で３次元的に移動され、かつ自由な姿勢をとることができるようになっている。 The robot hand 15 of the present invention is mounted on the hand portion 13 of the robot apparatus, can be moved three-dimensionally within a predetermined operating range, and can take a free posture.
関節１８ａ〜１８ｃは、ロボットアーム１２ａ〜１２ｃ及びロボット装置の手先部１３を連結しており、それぞれ回転軸Ｃ１〜Ｃ３（図１の紙面と垂直な軸）、Ｃ４（ロボットアーム１２ａの長手方向に延びる軸）周りに回転が可能である。 The joints 18a to 18c connect the robot arms 12a to 12c and the hand portion 13 of the robot apparatus, respectively. Rotation is possible around the extending axis).
制御装置２０は、画像認識装置２１から得たワーク１６の位置情報を元に、ロボットアーム１２ａ〜１２ｃ及び関節１８ａ〜１８ｃを操作して、ワーク１６を把持できる位置までロボットハンド１５を移動させる。
この構成により、ロボットハンド１５をワーク１６の位置まで正確に移動させることができる。
The control device 20 operates the robot arms 12 a to 12 c and the joints 18 a to 18 c based on the position information of the workpiece 16 obtained from the image recognition device 21 to move the robot hand 15 to a position where the workpiece 16 can be gripped.
With this configuration, the robot hand 15 can be accurately moved to the position of the workpiece 16.
図１の例において、ワーク１６の断面は図において円形だが、ワーク１６の形状はロボットハンド１５で把持できるものであれば、形状によって限定されない。 In the example of FIG. 1, the cross section of the workpiece 16 is circular in the drawing, but the shape of the workpiece 16 is not limited by the shape as long as it can be gripped by the robot hand 15.
制御装置２０の設置場所は図の位置に限られず、動作機構１９の制御が可能な場所であればよい。 The installation location of the control device 20 is not limited to the position shown in the figure, and may be any location where the operation mechanism 19 can be controlled.
図２は、本発明の第１実施例によるロボットハンド１５の構成図である。
この図において、２２は取手部分、２３は凸部分、２４は爪、２５はチャック装置、２５ａは片持支持部材、２５ｂはアクチュエータ、２６は支持部、２７は支持フレームである。
FIG. 2 is a block diagram of the robot hand 15 according to the first embodiment of the present invention.
In this figure, 22 is a handle part, 23 is a convex part, 24 is a claw, 25 is a chuck device, 25a is a cantilever support member, 25b is an actuator, 26 is a support part, and 27 is a support frame.
画像認識装置２１は、例えばＣＣＤカメラ等の画像データを取込むデータ取込み手段であり、予め取手部分２２及び凸部分２３と連結されている。
この構成により、ロボットハンド１５は、爪２４が画像認識装置２１の取手部分２２を把持することが可能になる。そのため、画像認識装置２１の把持の際には、ロボットハンド１５のみで把持することが可能になり、ロボットハンド１５がワーク１６の収納されている容器１７の壁と干渉することによって、容器の隅に配置されていたワーク１６を把持できないといった問題点を回避することができる。
The image recognition device 21 is a data capturing unit that captures image data such as a CCD camera, and is connected to the handle portion 22 and the convex portion 23 in advance.
With this configuration, the robot hand 15 enables the claw 24 to grip the handle portion 22 of the image recognition device 21. Therefore, when the image recognition device 21 is gripped, it can be gripped only by the robot hand 15, and the robot hand 15 interferes with the wall of the container 17 in which the workpiece 16 is stored, thereby causing the corner of the container to be gripped. This makes it possible to avoid the problem that the workpiece 16 that has been placed in the position cannot be gripped.
取手部分２２は、爪２４によって把持が可能な範囲内での大きさに設定されている。
この構成により、爪２４の形状について、画像認識装置２１の形状に合わせたものを用意する必要がなく、また、爪２４の交換作業を要すことなく画像認識装置２１の把持を行うことができる。さらに、ロボット装置１１に把持された画像認識装置２１を、人手によって取り外す作業が必要なくなる。
The handle portion 22 is set to a size within a range that can be gripped by the claw 24.
With this configuration, it is not necessary to prepare a shape of the nail 24 that matches the shape of the image recognition device 21, and the image recognition device 21 can be gripped without the need to replace the nail 24. . Further, it is not necessary to manually remove the image recognition device 21 held by the robot device 11.
チャック装置２５は、爪２４を「開位置」と「閉位置」の間で開閉する。
「開位置」は、把持対象であるワーク１６をそれぞれの爪２４の間に位置する領域に移動するようにロボットハンド１５を操作する際に、爪２４が把持予定のワーク１６に接触せずに該操作が完了するように設定されている。
「閉位置」は、把持予定のワーク１６を把持しようとした際に、それぞれの爪２４の間に位置する領域が最小になることなく、把持が完了するように設定されている。
この例において、チャック装置２５は爪２４をそれぞれ片持支持する片持支持部材２５ａと、片持支持部材２５ａの相対位置を連続的に変化させるアクチュエータ２５ｂとを備える。
この構成により、それぞれの爪２４が、アクチュエータ２５ｂに従って独立して動作するため、柔軟な形での把持が可能になる。
片持支持部材２５ａは、図示しないリニアガイドによって開位置と閉位置の間を案内されている。
アクチュエータ２５ｂは例えば直動の電動シリンダである。
The chuck device 25 opens and closes the claw 24 between an “open position” and a “closed position”.
In the “open position”, when the robot hand 15 is operated so as to move the workpiece 16 to be gripped to a region located between the claws 24, the claw 24 does not contact the workpiece 16 to be gripped. The operation is set to be completed.
The “closed position” is set so that the gripping is completed without a minimum area between the claws 24 when the workpiece 16 to be gripped is to be gripped.
In this example, the chuck device 25 includes a cantilever support member 25a for cantilevering the pawl 24 and an actuator 25b for continuously changing the relative position of the cantilever support member 25a.
With this configuration, each claw 24 operates independently according to the actuator 25b, so that it can be gripped in a flexible manner.
The cantilever support member 25a is guided between an open position and a closed position by a linear guide (not shown).
The actuator 25b is, for example, a direct acting electric cylinder.
支持部２６は、ロボットハンド１５とロボット装置の手先部１３を接続している。 The support part 26 connects the robot hand 15 and the hand part 13 of the robot apparatus.
支持フレーム２７は、爪２４と片持支持部材２５ａをそれぞれ接続している。 The support frame 27 connects the claw 24 and the cantilever support member 25a.
図３は本発明の第１実施例における画像認識装置の格納時の図である。
（Ａ）は画像認識装置２１、図３（Ｂ）は画像認識装置２１を収納する格納領域３１、図３（Ｃ）は画像認識装置２１が格納領域３１に格納された状態の図である。
凸部分２３は、画像認識装置２１がロボット装置１１から離れて格納される際に、人手を介すことなく分離することを可能にするために備えられている。
格納領域３１において、画像認識装置２１を格納した際、画像認識装置２１の凸部分２３が格納領域３１の段差部分３２に接する形で収納が行われるため、格納時及び格納後に画像認識装置２１が不安定な状態になることはない。
この構成により、画像認識装置２１がロボットハンド１５によって把持されている状態から直接格納領域３１に格納することができる。また、レンズ等が配置されている画像認識装置２１の底面を格納領域３１の底面と直接接触させることなく、取り外すことができる。
FIG. 3 is a diagram when the image recognition apparatus according to the first embodiment of the present invention is stored.
3A is a diagram showing a state in which the image recognition device 21 is stored, FIG. 3B is a diagram showing a storage area 31 in which the image recognition device 21 is stored, and FIG.
The convex portion 23 is provided to enable separation without intervening when the image recognition device 21 is stored away from the robot device 11.
When the image recognition device 21 is stored in the storage area 31, the image recognition device 21 is stored so that the convex portion 23 of the image recognition device 21 contacts the stepped portion 32 of the storage area 31. It will not be unstable.
With this configuration, the image recognition device 21 can be directly stored in the storage area 31 from the state in which the image recognition device 21 is held by the robot hand 15. Further, the image recognition device 21 on which a lens or the like is disposed can be removed without directly contacting the bottom surface of the storage area 31.
なお、上記実施例においては、取手部分２２及び凸部分２３は画像認識装置２１の一部であるが、画像認識装置２１、取手部分２２、凸部分２３が別々の機構であって、結合して使用する形であってもよい。 In the above-described embodiment, the handle portion 22 and the convex portion 23 are part of the image recognition device 21, but the image recognition device 21, the handle portion 22, and the convex portion 23 are separate mechanisms and combined. The shape to be used may be used.
本実施例において、画像認識装置２１を接続した状態でワーク１６についての認識を行い、その後画像認識装置２１を取り外してワーク１６の把持を行う。 In the present embodiment, the workpiece 16 is recognized with the image recognition device 21 connected, and then the workpiece 16 is gripped by removing the image recognition device 21.
図４は本発明の第２実施例によるロボットハンド１５の構成図である。
この図において、２８は接続部である。
FIG. 4 is a block diagram of the robot hand 15 according to the second embodiment of the present invention.
In this figure, 28 is a connection part.
接続部２８は、画像認識装置２１と支持部２６を接続している。
この構成により、画像認識装置２１に取手部分２２を連結させることなく、画像認識装置２１の取り外しが可能になる。
この例において、画像認識装置２１は接続部２８を介して支持部２６に接続しているが、画像認識装置２１が安定的に接続可能であれば、例えば支持部２６の上部に存在するロボット装置の手先部１３に接続されることも可能である。
The connection unit 28 connects the image recognition device 21 and the support unit 26.
With this configuration, the image recognition device 21 can be removed without connecting the handle portion 22 to the image recognition device 21.
In this example, the image recognition apparatus 21 is connected to the support section 26 via the connection section 28. However, if the image recognition apparatus 21 can be stably connected, for example, a robot apparatus that exists above the support section 26. It is also possible to be connected to the hand portion 13.
なお、接続部２８は、例えば着脱にボールロック方式等を採用することで、着脱が容易であるものが望ましい。
また、画像認識装置２１に電源供給が必要である場合には、電気接点を有しているものが望ましい。
Note that it is desirable that the connection portion 28 be easily attached / detached, for example, by adopting a ball lock method or the like for attachment / detachment.
In addition, when the image recognition device 21 needs to be supplied with power, it is desirable to have an electrical contact.
本実施例において、画像認識装置２１を接続した状態でワーク１６についての認識を行い、その後画像認識装置２１を取り外してワーク１６の把持を行う点は実施例１と同様である。 In the present embodiment, the workpiece 16 is recognized with the image recognition device 21 connected, and the image recognition device 21 is then removed and the workpiece 16 is gripped in the same manner as in the first embodiment.
なお、前記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、前記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention disclosed above are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. . The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.
１１ ロボット装置、１２ａ〜１２ｃ ロボットアーム、
１３ ロボット装置の手先部、１４ テーブル、１５ ロボットハンド、
１６ ワーク、１７ ワーク用容器、１８ａ〜１８ｃ 関節、
１９ 動作機構、２０ 制御装置、２１ 画像認識装置、２２ 取手部分、
２３ 凸部分、２４ 爪、２５ チャック装置、２５ａ 片持支持部材、
２５ｂ アクチュエータ、２６ 支持部、２７ 支持フレーム、
２８ 接続部、３１ 格納領域、３２ 段差部分
11 Robot device, 12a-12c Robot arm,
13 Robot unit hand, 14 Table, 15 Robot hand,
16 workpieces, 17 workpiece containers, 18a-18c joints,
19 operation mechanism, 20 control device, 21 image recognition device, 22 handle part,
23 convex portions, 24 claws, 25 chuck device, 25a cantilever support member,
25b Actuator, 26 Support part, 27 Support frame,
28 connections, 31 storage area, 32 steps
Claims (5)
前記ワークを認識する画像認識装置と、
前記ワークを把持するロボットハンドを有する動作機構と、
前記認識に基づいて、前記ロボットハンドが前記ワークを把持するように前記動作機構を制御する制御装置と、
前記動作機構に対し、前記画像認識装置が着脱可能となっている、ことを特徴とするロボット装置。 A robot apparatus that recognizes and grips a workpiece,
An image recognition device for recognizing the workpiece;
An operation mechanism having a robot hand for gripping the workpiece;
A control device for controlling the operation mechanism so that the robot hand grips the workpiece based on the recognition;
A robot apparatus, wherein the image recognition apparatus is detachable from the operation mechanism.
該ロボットアームを回転軸を中心に回転させる関節と、
前記ロボットハンドを支えるロボット装置の手先部を有し、
前記ロボットハンドは、ワークを把持するための複数本の爪と、
前記爪を開位置と閉位置の間で開閉させるチャック装置と、
該チャック装置と前記ロボット装置の手先部を接続する支持部を有し、
前記チャック装置は、前記爪をそれぞれ片持支持する片持支持部材と、
該片持支持部材の相対位置を連続的に変化させるアクチュエータとを備える、ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。 The movement mechanism includes a robot arm that moves the robot hand to the position of the workpiece;
A joint that rotates the robot arm about a rotation axis;
Having a hand portion of a robot device for supporting the robot hand;
The robot hand includes a plurality of claws for gripping a workpiece,
A chuck device for opening and closing the claw between an open position and a closed position;
Having a support part for connecting the chuck device and the hand part of the robot device;
The chuck device includes cantilever support members for cantilevering the claws;
The robot apparatus according to claim 1, further comprising an actuator that continuously changes a relative position of the cantilever support member.
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