JP2012206219A - ロボット制御装置及びロボットシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ロボット制御装置は動作指示情報を受け付ける入力部(外部I/F部160)と、把持パターン情報を記憶するデータベース(記憶部110)と、入力部からの情報とデータベースからの情報に基づいて制御処理を行う処理部120とを含み、入力部は動作指示情報として一連の第1〜第Nの動作指示を受け付け、処理部120は第iの動作指示を実行可能な第iの把持パターン情報をデータベースから読み出すとともに、第iの動作指示の次の動作指示である第jの動作指示を実行可能な第jの把持パターン情報をデータベースから読み出し、第iの把持パターン情報と第jの把持パターン情報とに基づき制御処理を行う。
【選択図】 図2
Description
まず本実施形態の手法について説明する。図1を用いて後述するように、本実施形態はアーム及びアームの先端に設けられるハンド(把持部)を有するロボットの制御装置等に関する。このような産業用ロボットでは、アーム及びハンドを操作することにより、パレット等に載せられたワーク(処理の対象となる物体)に対して処理を行う。処理の具体例としては、把持する、加工する、向きを変える、移動させる等が考えられる。
本実施形態に係るロボット制御装置を含むロボットシステムの構成例を図1を用いて説明する。ロボットシステムは、情報処理装置10と、撮像装置20と、ロボット30とを含む。ただし、ロボットシステムは図1の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。ロボット30は、アーム320及びハンド330を有し、情報処理装置10からの動作指示に従い処理を行う。例えばパレット40に載せられたワークに対して処理を行う。撮像装置20は、例えばワークを撮影可能な位置(パレットの直上でもよいし、ロボット30のハンド330に取り付けられてもよい)に設けられ、主にワークの撮影を行う。そして、撮像画像の情報からワークの位置や姿勢等に関する情報を検出する。検出した情報は例えば情報処理装置10等に送られてもよいし、直接ロボット30に送られてもよい。また、ワークの位置や姿勢等に関する情報を検出できればよいため、撮像装置20による撮像画像の取得以外の手法(例えばレーザー等を用いた3次元スキャン)を用いてもよい。
次に、把持手法(把持パターン)の決定手法について説明する。具体的には、記憶部110に記憶されるデータベースのデータ構造例を示した後、フローチャートを用いて処理の流れを説明する。
記憶部110に記憶されるデータベースのデータ構造例について図3を用いて説明する。ここではデータベースは6つのテーブルを含むものとするが、これに限定されるものではない。例えば、ここではアームに関する情報を記載していないが、図2で説明したようにアームDB(データベース)116を含んでもよい。
図4のフローチャートを用いて処理の詳細について説明する。なお、具体例として図5に示したように、場所P1にあるワークを、面Cを下にして場所P2に移動する単腕ロボットの例を用いるが、図4のフローチャートの処理はこの具体例に限定される物ではない。
続いて具体的な手法について説明する。ここでは6つの例について説明するが、この内容に限定されないことは言うまでもない。
まず、シナリオが2ステップで実行される例として、直方体を把持し違う面を下にして置く例について図6を用いて説明する。この場合、(1)状態1のワークを把持する(2)把持したワークの向きを変え面C’を下にしておく、という2つのステップから構成されるシナリオとなる。
次に、シナリオが3ステップで実行される例として、直方体を右手で把持し、左手に持ち替えて向きを変えておく例を説明する。
次に、ハンドが衝突しないための手法について図11を用いて説明する。図11に示したように、双腕ロボットでは、一方の手で把持しているワークを他方の手に持ち替える動作を行うことがある。
次に、アーム長の制限による把持パターンの限定について図12(A)、図12(B)を用いて説明する。図12(A)、図12(B)のように領域Aのワークを把持し、領域Bに置くという動作を考える。この場合、把持した後に加工等を行ってもよいが、ここでは特に言及しない。また、領域Bに置くときに置く向き及び位置は決まっているものとする。
次に、アームの回転による制限について説明する。図13に示したように、アーム320の座標系を設定し、図13の状態を0°、矢印の方向を正方向の回転とし、アーム320の回転角度を−180°〜180°であるとする。そして、図14(A)〜図14(C)に示したように、直方体のワークを面CからA−A’を把持して、アームの向きから見て時計回りに(正方向に)180°回転させる動作を考える。
また、ハンド自身が障害となるケースもある。例えば図15(A)に示したように、後の工程で上面を加工するという場合に、上から把持したのではハンドが障害となり加工ができない。そのような場合には横面から把持する。
上述した把持パターン群の選択手法では、最終的に複数の把持パターンが選択される可能性がある。そのような場合には、例えばアーム320の動作に基づいて最適なものを選択する手法が考えられる。具体的には、動きが少なくて済むように近い位置を把持するパターン、或いは関節の動く角度が少ないパターンを選択する。或いは、アームに無駄な力がかからない姿勢や、動作精度の高い姿勢を用いるパターンを選択してもよい。
110 記憶部、112 ワークDB、114 ロボットDB、116 アームDB、
118 ハンドDB、120 処理部、122 ワーク位置演算部、
126 画像処理部、128 把持パターン情報取得部、150 表示部、
160 外部I/F部、310 制御部、320 アーム、330 ハンド
Claims (15)
- ワークを把持することが可能なハンドを備えるアームを有するロボットの制御装置であって、
前記ロボットの動作を指示する情報である動作指示情報を受け付ける入力部と、
前記ハンドが前記ワークを把持する際の動作パターンを記述した情報である把持パターン情報を記憶するデータベースと、
前記入力部からの情報と、前記データベースからの情報に基づいて、前記ロボットの制御処理を行う処理部と、
を含み、
前記入力部は、
前記動作指示情報として第1〜第N(Nは2以上の整数)の動作指示を受け付け、
前記処理部は、
前記第1〜第Nの動作指示のうちの第i(iは1以上N−1以下の整数)の動作指示を実行可能な第iの把持パターン情報を前記データベースから読み出すとともに、前記第iの動作指示の次の動作指示である第jの動作指示を実行可能な第jの把持パターン情報を前記データベースから読み出し、前記第iの把持パターン情報と前記第jの把持パターン情報とに基づいて前記ロボットの制御処理を行うことを特徴とするロボット制御装置。 - 請求項1において、
前記処理部は、
前記第iの把持パターン情報により表される第iの把持パターン群と、前記第jの把持パターン情報により表される第jの把持パターン群の中から、前記第iの動作指示及び前記第jの動作指示を順次実行可能な把持パターンの組み合わせを選択することで、前記ロボットの制御処理を行うことを特徴とするロボット制御装置。 - 請求項1又は2において、
前記第iの動作指示は、
前記ワークの把持を指示する動作指示であり、
前記第jの動作指示は、
把持した前記ワークを移動させる動作指示及び前記ワークの姿勢を変える動作指示の少なくとも一方の動作指示であり、
前記処理部は、
前記第iの把持パターン情報により表される第iの把持パターン群と、前記第jの把持パターン情報により表される第jの把持パターン群のうちの一致するものを選択することで、前記第iの動作指示及び前記第jの動作指示に対応する動作を前記ロボットに行わせる制御処理を行うことを特徴とするロボット制御装置。 - 請求項3において、
把持を行う前の前記ワークの状態を第1の状態とし、移動及び姿勢変更の少なくとも一方が行われた後の前記ワークの状態を第2の状態とした場合に、
前記第iの把持パターン群は、
前記第1の状態の前記ワークを把持する把持パターン群であり、
前記第jの把持パターン群は、
前記第2の状態の前記ワークを把持する把持パターン群であり、
前記処理部は、
前記第iの把持パターン群と前記第jの把持パターン群のうちの一致するものを選択することで、前記第iの動作指示及び前記第jの動作指示に対応する動作を前記ロボットに行わせる制御処理を行うことを特徴とするロボット制御装置。 - 請求項1又は2において、
前記第iの動作指示は、
前記ロボットの第1のハンドと第2のハンドのいずれか一方で前記ワークを把持することを指示する動作指示であり、
前記第jの動作指示は、
前記ワークの持ち替え動作を行い、前記第1のハンドと前記第2のハンドのうちの他方のハンドで前記ワークを把持することを指示する動作指示であり、
前記処理部は、
前記第iの把持パターン情報により表される第iの把持パターン群と、前記第jの把持パターン情報により表される第jの把持パターン群のうちの、前記第1のハンド及び前記第2のハンドの両方のハンドで同時に把持可能なパターンを選択することで、前記第iの動作指示及び前記第jの動作指示に対応する動作を前記ロボットの行わせる制御処理を行うことを特徴とするロボット制御装置。 - 請求項1乃至5のいずれかにおいて、
前記データベースは、
前記把持パターン情報として、把持する方向と把持する面を特定するパターンの情報を記憶することを特徴とするロボット制御装置。 - 請求項1乃至6のいずれかにおいて、
前記データベースは、
前記ハンドを特定する情報であるハンド特定情報及び前記前記ワークを特定する情報であるワーク特定情報を記憶し、
前記処理部は、
前記ハンド特定情報及び前記ワーク特定情報に基づいて前記ロボットの制御処理を行うことを特徴とするロボット制御装置。 - 請求項7において、
前記処理部は、
前記ハンド特定情報及び前記ワーク特定情報と、前記動作指示情報とに基づいて、前記動作指示情報により特定される前記動作指示を実行可能な把持パターン情報を前記データベースから取得することを特徴とするロボット制御装置。 - 請求項7又は8において、
前記データベースは、
前記ハンド特定情報として、ハンドサイズ情報及びハンド姿勢情報の少なくとも一方の情報を記憶し、前記ワーク特定情報として、ワークサイズ情報及びワーク姿勢情報の少なくとも一方の情報を記憶することを特徴とするロボット制御装置。 - 請求項7乃至9のいずれかにおいて、
前記データベースは、
前記アームを特定する情報であるアーム特定情報を記憶し、
前記処理部は、
前記ハンド特定情報、前記ワーク特定情報及び前記アーム特定情報に基づいて前記ロボットの制御処理を行うことを特徴とするロボット制御装置。 - 請求項10において、
前記データベースは、
前記アーム特定情報として、前記アームの長さ情報及び前記アームの回転情報の少なくとも一方の情報を記憶することを特徴とするロボット制御装置。 - 請求項1乃至11のいずれかにおいて、
前記ワークの姿勢情報を検出する姿勢情報検出部を含み、
前記処理部は、
前記姿勢情報に基づいて前記ロボットの制御処理を行うことを特徴とするロボット制御装置。 - 請求項1乃至12のいずれかにおいて、
前記処理部は、
前記第1〜第Nの動作指示に対応する動作を前記ロボットに行わせる把持パターンとして、複数の把持パターンが選択された場合に、選択された把持パターンをユーザーに提示する処理を行うことを特徴とするロボット制御装置。 - 請求項1乃至13のいずれかに記載のロボット制御装置と、
前記ワークを把持する前記ハンドを備える前記アームを有するロボットと、
を含むことを特徴とするロボットシステム。 - ワークを把持することが可能なハンドを備えるアームを有するロボットと、
前記ロボットの動作を指示する情報である動作指示情報を受け付ける入力部と、
前記ハンドが前記ワークを把持する際の動作パターンを記述した情報である把持パターン情報を記憶するデータベースと、
前記入力部からの情報と、前記データベースからの情報に基づいて、前記ロボットの制御処理を行う処理部と、
を含み、
前記入力部は、
前記動作指示情報として第1〜第N(Nは2以上の整数)の動作指示を受け付け、
前記処理部は、
前記第1〜第Nの動作指示のうちの第i(iは1以上N−1以下の整数)の動作指示を実行可能な第iの把持パターン情報を前記データベースから読み出すとともに、前記第iの動作指示の次の動作指示である第jの動作指示を実行可能な第jの把持パターン情報を前記データベースから読み出し、前記第iの把持パターン情報と前記第jの把持パターン情報とに基づいて前記ロボットの制御処理を行うことを特徴とするロボットシステム。
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