JP2015085456A

JP2015085456A - ロボット、及びロボットシステム

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Publication number: JP2015085456A
Application number: JP2013226548A
Authority: JP
Inventors: 太郎石毛; Taro Ishige
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2033-10-31
Also published as: JP6291793B2

Abstract

【課題】ロボットによる作業の精度が低下しないようにロボットの作業領域を撮像する。
【解決手段】ロボットは、胴部と、肩部と、アームと、撮像部と、を備え、前記胴部の正面側に設定された作業領域と、前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分と、を撮像範囲に含み、かつ、前記撮像範囲に含まれる前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分が前記作業領域と重ならないように前記撮像部が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボット、及びロボットシステムに関する。

特許文献１には、箱状の胴体と、当該胴体の正面側に設けられた２本のアームとを備えるロボットが開示されている。アームと胴体とが接続されている部分及びその周辺（例えば「肩部」と呼ぶことができる。）は、胴体の正面側（前方）に突出するように設けられている。

欧州特許出願公開第２３９６１４８号明細書

従来から、例えばロボットによる作業の対象物や障害物を検出するために、ロボットの作業領域を撮像するカメラがロボットに設けられることがある。ここで、カメラで作業領域を撮像した場合に、作業領域の一部がロボット自身の肩部や胴体により隠れていると、作業の対象物やアームの手先などが隠され、作業に失敗するおそれがある。

胴体とアームを有するようなロボットでは、カメラを胴体の上側に（頭部のように）設けることができる。また、通常はアームが届く範囲に作業領域が存在するため、カメラの撮像方向は、胴体の正面側斜め下（アームの作業領域が映るように）となる。ここで、上述の特許文献１のような構造のロボットにおいて、胴体の上側にカメラを設けるとともにカメラの撮像方向を正面側斜め下に向けた場合を考える。この場合、ロボットの肩部が胴体の正面側に突出しているため、撮像画像では、作業領域の一部に肩部が重なって映ってしまう。また、胴体の一部が正面側に出っ張っている場合には、作業領域の一部に胴体が重なって映ってしまう。そのため、ロボットの作業が失敗するおそれがある。

仮に、上述の特許文献１のような構造のロボットにおいて、作業領域を胴体の正面側ののより遠くの位置に設定すれば、作業領域の一部に肩部や胴体が重ならないように撮像することができるかもしれない。しかし、作業領域がロボットから遠ざかると、それに伴って作業の対象物やアームの手先の位置も遠くなる。すると、対象物の画像認識の精度が低下したり、アームの振動により位置制御の精度が低下したり、というように作業の精度が低下するという問題が発生する。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、ロボットによる作業の精度が低下しないようにロボットの作業領域を撮像することを目的とする。

上記の課題を解決する本発明の第一の態様は、胴部と、肩部と、アームと、撮像部と、を備え、前記胴部の正面側に設定された作業領域と、前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分と、を撮像範囲に含み、かつ、前記撮像範囲に含まれる前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分が前記作業領域と重ならないように前記撮像部が設けられている、ことを特徴とするロボットである。これにより、設定された作業領域にロボットが重ならないため、ロボットによる作業の精度の低下を防ぐことができる。また、ロボットに適切な作業領域の位置や範囲を変更せずに、作業領域全体を撮像することができる。

前記肩部は、前記胴部の上部に設けられ、前記アームは、前記肩部に設けられ、前記撮像部は、前記肩部の上側に設けられている、ことを特徴としていてもよい。これにより、撮像部がロボットの肩部よりも上側に設けられている場合であっても、作業領域にロボットが重ならず、ロボットによる作業の精度の低下を防ぐことができる。

前記撮像範囲に含まれる前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分は、前記胴体部から正面側に突出している部分である、ことを特徴としていてもよい。これにより、ロボットの正面側にアームが設けられている場合であっても、作業領域にロボットが重ならず、ロボットによる作業の精度の低下を防ぐことができる。

前記作業領域の位置及び範囲は、前記ロボットに対して所定の相対位置関係を満たすように設定される、ことを特徴としていてもよい。これにより、ロボットがどのような位置及び姿勢で配置された場合であっても、作業領域にロボットが重ならず、ロボットによる作業の精度の低下を防ぐことができる。

前記胴部は、第一の胴部と、前記肩部及び前記撮像部が設けられた第二の胴部と、を備え、前記第二胴部は前記第一の胴部に対して所定の軸を中心に回転可能であり、前記作業領域の位置及び範囲は、前記第二の胴部に対して前記所定の相対位置関係を満たすように設定される、ことを特徴としていてもよい。これにより、ロボットの胴部が回転しても、作業領域とロボットの相対位置は変わらないため、作業領域にロボットが重ならず、ロボットによる作業の精度の低下を防ぐことができる。

前記胴部は、第一の胴部と、前記肩部及び前記撮像部が設けられた第二の胴部と、を備え、前記第二胴部は前記第一の胴部に対して上下に移動可能であり、前記作業領域の位置及び範囲は、前記第二の胴部に対して前記所定の相対位置関係を満たすように設定される、ことを特徴としていてもよい。これにより、ロボットの胴部が上下移動しても、作業領域とロボットの相対位置は変わらないため、作業領域にロボットが重ならず、ロボットによる作業の精度の低下を防ぐことができる。

前記撮像範囲に含まれる前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分は、前記撮像範囲に定常的に含まれる部分であり、かつ、位置及び姿勢が変化する動的な部分、又は位置及び姿勢が変化しない静的な部分である、ことを特徴としてもよい。これにより、ロボットが動作した場合であっても、作業領域にロボットが重ならず、ロボットによる作業の精度の低下を防ぐことができる。

前記ロボットは、前記肩部の上部から前記ロボットの正面側に伸びる支持部を備え、前記撮像部は、前記支持部の先端部分に設けられている、ことを特徴としていてもよい。これにより、撮像部と作業領域の距離をより小さくすることができるため、対象物やエンドポイントの位置決めの精度を向上することができる。

上記の課題を解決する本発明の第二の態様は、ロボットと前記ロボットを制御する制御装置とを備えるロボットシステムであって、前記ロボットは、胴部と、肩部と、アームと、撮像部と、を備え、前記胴部の正面側に設定された作業領域と、前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分と、を撮像範囲に含み、かつ、前記撮像範囲に含まれる前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分が前記作業領域と重ならないように前記撮像部が設けられている、ことを特徴とするロボットシステムである。これにより、設定された作業領域にロボットが重ならないため、ロボットによる作業の精度の低下を防ぐことができる。また、ロボットに適切な作業領域の位置や範囲を変更せずに、作業領域全体を撮像することができる。

本発明の実施形態に係るロボットの一例を示す正面斜視図である。ロボットの外観構成の一例を示す背面斜視図である。アーム及びハンドの詳細を示す図である。ロボットと作業台の関係の一例を示す平面図である。カメラの位置及び方向の一例を模式的に示す正面図である。カメラの位置及び方向の一例を模式的に示す側面図である。カメラの位置及び方向の一例を模式的に示す平面図である。撮像画像の一例を示す図である。実施形態の特徴を有さない場合のカメラの位置及び方向の一例を模式的に示す正面図である。実施形態の特徴を有さない場合のカメラの位置及び方向の一例を模式的に示す側面図である。実施形態の特徴を有さない場合のカメラの位置及び方向の一例を模式的に示す平面図である。実施形態の特徴を有さない場合の撮像画像の一例を示す図である。ロボットの機能構成の一例を示す図である。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るロボットの一例を示す正面斜視図である。図２は、ロボットの外観構成の一例を示す背面斜視図である。

なお、説明の都合上、図１、図２中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」という。また、図１の手前側を「正面側」または「正面」または「前方」といい、図２の手前側を「背面側」または「背面」または「後方」という。

ロボット１は、胴部１０と、アーム１１と、タッチパネルモニター１２と、脚部１３と、搬送用ハンドル１４と、カメラ１５と、信号灯１６と、カメラ支持部１７と、アーム支持部１８と、昇降ハンドル１９と、電源スイッチ２０と、外部Ｉ／Ｆ部２１と、を備える。ロボット１は、人間型双腕ロボットであり、制御部３０（図１３参照）の制御に従って動作する。このロボット１は、例えば時計のような精密機器等を製造する製造工程で用いることができるものである。なお、この製造作業は、通常、作業台Ｔ（図３参照）上で行なわれる。

胴部１０は、脚部１３のフレーム上に設けられる。なお、脚部１３はロボット１の基台であり、胴部１０はロボット１の胴体である。胴部１０は、本発明のロボット本体に相当する。なお、胴部１０のみでなく、脚部１３を含めてロボット本体としてもよい。

胴部１０は、上側の肩領域（第二の胴部ともいう。）１０Ａと、下側の胴部本体（第一の胴部ともいう）１０Ｂとを有する。肩領域１０Ａは、その両側面に、それぞれ正面側に突出したアーム支持部１８を有する。アーム支持部１８には、それぞれアーム１１（マニピュレーターともいう。）が設けられる。

アーム１１の先端には、作業の対象物（ワークともいう。）や道具を把持するハンド１１１（エンドエフェクターともいう。）が設けられる。また、アーム１１には、作業台の上に載置されたワーク等を撮影するハンドアイカメラ１１Ｇが設けられる。

アーム１１及びハンド１１１の詳細については、後に詳述する。なお、ロボット１に設けられるのはアーム１１に限られない。例えば、一以上のジョイントとリンクとにより構成され、ジョイントを動かすことで全体が動くマニピュレーターであれば、どのような形態でもよい。また、ロボット１に設けられるマニピュレーターの数も２本に限られず、１本あるいは３本以上であってもよい。

胴部１０の肩領域１０Ａから上に突出する、ロボット１の頭部に当たる部分には、カメラ支持部１７と、２台のカメラ１５と、信号灯１６とが設けられる。カメラ支持部１７は、肩領域１０Ａの上部から正面側に斜め上方向に伸び、先端部分の両側面に２台のカメラ１５と信号灯１６が設けられる。

カメラ１５は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を有し、作業台等を撮像することができる。信号灯１６は、例えば、赤色の光、黄色の光、青色の光をそれぞれ発するＬＥＤを有し、ロボット１の現在の状態に応じて適宜選択されたＬＥＤを発光させる。

カメラ１５の設置位置については後に詳述するが、本実施形態ではアーム支持部１８が正面側に突出しているため、カメラ１５の画角（撮像範囲ともいう。）には、アーム支持部１８の一部と、アーム１１のアーム支持部１８側の部材の一部とが、定常的に含まれる。ここで、撮像範囲に定常的に含まれる部分とは、ロボット１がアーム１１やハンド１１１をどのような位置及び姿勢に変化させても、必ずカメラ１５に映る部分という意味である。なお、アーム支持部１８は、肩領域１０Ａの一部でありそれ自身が動作することはないため、カメラ１５に静的に映る部分である。一方、アーム１１のアーム支持部１８側の部材は、後述するジョイントにより動作するため、カメラ１５に動的に映る部分である。

脚部１３の内部には、ロボット１自身を制御する制御部３０等が設けられる。脚部１３及び胴部本体１０Ｂの内部にはロボット１に対して上下方向に伸びる回転軸が設けられ、この回転軸には胴部１０の肩領域１０Ａが設けられる。肩領域１０Ａは、回転軸周りに回転移動させることができる。すなわち、胴部本体１０Ｂより上側の部材は、回転軸周りに一体的に任意の方向に向けることが可能である。

脚部１３の背面には、電源スイッチ２０と、制御部３０と外部のＰＣ等を接続する外部接続端子である外部Ｉ／Ｆ部２１とが設けられる。電源スイッチ２０は、ロボット１の電源を投入する電源ＯＮスイッチ２０ａと、ロボット１の電源を遮断する電源ＯＦＦスイッチ２０ｂとを有する。

また、脚部１３の最下部には、図示しない複数のキャスターが水平方向に間隔をおいて設置されている。これにより、作業者が搬送用ハンドル１４を押すこと等によりロボット１を移動搬送することができる。

胴部１０の背面には、昇降ハンドル１９が設けられる。昇降ハンドル１９は、胴部１０の上部にある肩領域１０Ａを、胴部本体１０Ｂに対して上下方向に移動させる。これにより、様々な高さの作業台に対応することができる。

また、胴部１０の背面側には、ロボット１の背面側から視認可能なタッチパネルモニター１２が配置されている。モニターは、例えば、液晶ディスプレイなどであり、ロボット１の現在の状態などを表示することができる。また、タッチパネルは、例えば静電式や圧電式のタッチパネルであり、ロボット１に対する動作の設定などを行うユーザーインターフェイス部として用いられる。タッチパネルモニター１２は、本発明の入力部及び出力部に相当する。

図３は、アーム及びハンドの詳細を示す図である。

アーム１１は、胴部１０側から順に、アーム部材（マニピュレーター部材ともいう）１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅがジョイント（図示せず）により連結されて構成される。ジョイントには、それらを動作させるためのアクチュエーター（図示せず）が設けられる。

アーム１１は、７個の回動軸を有する７軸アームである。７個の回動軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７は、それぞれ、ジョイントに設けられたアクチュエーターの回転軸である。アーム部材１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ及びハンド１１１は、回動軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７回りに独立して回動することができる。

アクチュエーターは、例えば、サーボモーターやエンコーダーなどを備える。エンコーダーが出力するエンコーダー値は、制御部３０によるロボット１のフィードバック制御などに使用される。また、アクチュエーターには、回転軸を固定する電磁ブレーキが設けられる。

各回転軸を連動させることにより、アーム１１の先端部などに設定された注目位置（エンドポイントともいう。）を、所定の可動範囲内で自在に移動させたり自由な方向へ向けたりすることができる。なお、エンドポイントの位置は、アームの先端部に限定されず、例えば、エンドエフェクターの先端部などに設定されてもよい。

アーム部材１１Ｅの先端（アーム１１の手首部分に相当）には、図示しない力覚センサーが設けられている。力覚センサーは、ロボット１が出している力に対する反力として受けている力や、モーメントを検出するセンサーである。力覚センサーとしては、例えば、並進３軸方向の力成分と、回転３軸回りのモーメント成分の６成分を同時に検出することができる６軸力覚センサーを用いることができる。なお、力覚センサーは、６軸に限らず、例えば３軸でもよい。

また、アーム部材１１Ｅの先端には、ハンド１１１を着脱自在に設けるための着脱部材１１２を介して、ハンド１１１が設けられる。

ハンド１１１は、本体部１１１Ａと、本体部１１１Ａの先端側に配置された複数本（例えば、２本〜４本の任意の数）のフィンガー１１１Ｂとを有する。本体部１１１Ａは、外形形状がほぼ直方体状をなし、その内部に各フィンガー１１１Ｂを駆動させる駆動機構（図示せず）が設けられる。駆動機構によりフィンガー１１１Ｂ同士を互いに接近させることにより、これらの間で部品等の対象物を挟持することができる。また、駆動機構によりこの挟持状態からフィンガー１１１Ｂ同士を互いに離間させることにより、対象物を解放することができる。

なお、ハンド１１１は、エンドエフェクターの一種ということができる。エンドエフェクターは、対象物を把持したり、持ち上げたり、吊り上げたり、吸着したり、ワークを加工したりするための部材である。エンドエフェクターは、ハンド、フック、吸盤など、様々な形態をとることができる。また、エンドエフェクターは、一本のアームに対して複数設けるようにしてもよい。

図４は、ロボットと作業台の関係の一例を示す平面図である。なお、ハンド１１１は簡略化して示している。

なお、説明の都合上、図４中の上側を「正面側」または「正面」または「前方」、下側を「背面側」または「背面」または「後方」と言う。また、図４の手前側を「上」または「上方」といい、図４の奥側を「下」または「下方」という。

作業台Ｔは、ロボット１の正面側に配置される。ロボット１は、アーム１１を動かすとともにハンド１１１を使って、作業台Ｔ上の所定の作業領域（図示せず）内で所定の作業を行うことができる。所定の作業領域内では、ロボット１は、例えば、製品などの対象物について、組み立て、分解、研磨、などの作業を行う。

作業領域は、例えば、３次元（ＸＹＺ方向の長さを有する）の直方体の空間とすることができる。作業領域の位置及び範囲は、例えば、エンドポイントの可動範囲内に定めることができる。また、作業領域の位置及び範囲は、ロボット１の作業内容や当該作業内容に求められる動作精度などを考慮して定められる。このようにして定められる作業領域の位置及び範囲は、ロボット１に対する相対位置関係、例えば肩領域１０Ａからの相対位置関係で定義することができる。

ところで、カメラにより撮像した画像を用いた処理、例えば、作業領域内に置かれた対象物の認識処理、ビジュアルサーボなどを行う場合、上記のようにして位置及び範囲を定めた作業領域の全体がカメラの撮像範囲に含まれることが要求される。

しかしながら、ロボットの構造上の制約などにより、カメラの撮像範囲に、ロボットの一部（アーム支持部、アーム部材、胴部などの一部）が、定常的に含まれる場合がある。この場合、定義された作業領域の一部にロボットの一部が定常的に重なって撮像されることがある。

仮に、作業領域をロボットの正面側のより遠くの位置に設定すれば、作業領域の一部に肩部や胴体が重ならないように撮像することができるかもしれない。しかし、作業領域がロボットから遠ざかると、それに伴って作業の対象物やアームの手先の位置も遠くなる。すると、対象物の画像認識の精度が低下したり、アームの振動により位置制御の精度が低下したり、というように作業の精度が低下するという問題が発生する。

従って、カメラの撮像範囲にロボットの一部（静的な部分に限らず、動的な部分である場合もある。）が定常的に含まれるという状況においては、ロボットの作業の精度を保つという観点では、カメラの撮像範囲に定められた作業領域の全体とロボットの一部（定常的に映る部分）が含まれ、かつ、作業領域とロボットの一部が重ならないように、カメラの位置と方向を設定するのが最適である。

そこで、本実施形態では、カメラ１５を、撮像範囲に作業領域の全体とロボットの一部（定常的に映る部分）を含み、かつ、作業領域とロボットの一部が重ならない、位置及び方向に設定している。

図５〜８を参照して、実施形態に係るカメラの配置について説明する。図５は、カメラの位置及び方向の一例を模式的に示す正面図（ＸＺ軸）である。図６は、カメラの位置及び方向の一例を模式的に示す側面図（ＹＺ軸）である。図７は、カメラの位置及び方向の一例を模式的に示す平面図（ＸＹ軸）である。図８は、撮像画像の一例を示す図である。

なお、図５〜８では、本実施形態の要点を説明するため、ロボット１の構成要素を簡略化して示している。図５〜８において、図１〜４と同じ符号を付した構成要素は、図１〜４の構成要素に対応する。また、図５〜８において、アーム１１及びアーム支持部１８を一体的に示しているが、アーム１１に関しては、アーム部材１１Ａのようにアーム支持部１８に近い側の部材であって、カメラ１５の撮像範囲に定常的に含まれる部分を指している。

作業台Ｔ上の作業領域Ａは、３００ｍｍ角の立方体である。作業領域Ａの範囲及び位置は、胴部１０の回転軸１０Ｊを基準にＸ方向プラスマイナス１５０ｍｍ、回転軸１０ＪからＹ方向３００ｍｍ〜６００ｍｍ、アーム支持部１８の中心軸からＺ方向１００ｍｍ〜４００ｍｍである。

カメラ１５は、それぞれ、横軸方向（Ｘ方向）６０度、縦方向（Ｙ方向）４５度の視野（画角）を有する。２台のカメラ１５間の距離（Ｘ方向）は、２００ｍｍである。カメラ１５の輻輳角は１０度、仰角は３０度である。カメラ１５の位置は、カメラ支持部１７を介して、回転軸１０ＪからＹ方向２００ｍｍ、回転軸１０Ｊを基準にＸ方向プラスマイナス１００ｍｍである。

アーム１１の一部及びアーム支持部１８の大きさは、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×２００ｍｍである。アーム１１の一部及びアーム支持部１８は、それぞれ、回転軸１０ＪからＹ方向に１００ｍｍ、回転軸１０Ｊを基準にＸ方向プラスマイナス１００ｍｍの位置から、ＸＹ方向４５度に突出している。

上記のような位置及び方向にカメラ１５を設置することにより、図８に示すように、作業領域Ａの全体と、アーム１１の一部及びアーム支持部１８の一部とが含まれ、かつ、作業領域Ａの一部にアーム１１及びアーム支持部１８が重ならない撮像画像を撮像することができる。また、カメラ支持部１７をロボット１の正面側に伸ばし、その先端部分にカメラ１５を設置することで、カメラ１５と作業領域Ａの距離をより小さくすることができるため、対象物やエンドポイントの位置決めの精度を向上することができる。また、カメラ支持部１７をロボット１の正面側に伸ばし、その先端部分から作業領域Ａを見下ろすようにカメラ１５を設置することで、作業領域Ａの作業台Ｔ上に接する面を、ロボット１から近い側から遠い側にかけて歪み（撮像画像上の歪み）が少なくなるよう撮像することができる。

図９〜１２を参照して、本実施形態の特徴を分かり易くするため、本実施形態の特徴を有さない場合のカメラの配置について説明する。図９は、実施形態の特徴を有さない場合のカメラの位置及び方向の一例を模式的に示す正面図（ＸＺ軸）である。図１０は、実施形態の特徴を有さない場合のカメラの位置及び方向の一例を模式的に示す側面図（ＹＺ軸）である。図１１は、実施形態の特徴を有さない場合のカメラの位置及び方向の一例を模式的に示す平面図（ＸＹ軸）である。図１２は、実施形態の特徴を有さない場合の撮像画像の一例を示す図である。

図９〜１１において、実施形態と異なる点は、カメラ１５の位置が、カメラ支持部１７を介して、回転軸１０ＪからＹ方向１００ｍｍである点である（図１０、図１１参照）。

上記のような位置及び方向にカメラ１５が設置されていると、図１２に示すように、作業領域Ａの全体と、アーム１１の一部及びアーム支持部１８の一部とが含まれるが、作業領域Ａの一部にアーム１１及びアーム支持部１８が重なった撮像画像が撮像される。

上記図５〜１２に示した寸法や距離などは、一例でありこれに限定されるものではない。

また、上記のロボット１の構成は、本実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上記した構成例に限られない。また、一般的なロボットが備える構成を排除するものではない。例えば、ジョイントの数やリンクの数を増減させてもよい。また、ジョイント、リンク、ハンド等の各種部材の形状、大きさ、配置、構造等も適宜変更してよい。

また、例えば、制御部３０は、当該制御部の機能を実現するロボット制御装置としてロボット１の外部に設けるようにしてもよい。この場合、当該ロボット制御装置は、通信Ｉ／Ｆなどを介してロボット１に接続される。ロボット制御装置とロボットを備えるシステムを、ロボットシステムと呼ぶこともできる。

図１３は、ロボットの機能構成の一例を示す図である。

制御部３０は、入出力制御部３１と、アーム制御部３２と、ハンド制御部３３と、撮像制御部３４とを備える。また、アーム１１は、駆動部１１ａと、アクチュエーター１１ｂとを備える。また、ハンド１１１は、駆動部１１１ａと、アクチュエーター１１１ｂとを備える。

入出力制御部３１は、タッチパネルモニター１２への出力、タッチパネルモニター１２からの入力を制御する。例えば、入出力制御部３１は、ロボット１の状態、カメラ１５で撮像された画像などを、タッチパネルモニター１２に表示させる。また、例えば、入出力制御部３１は、タッチパネルモニター１２に対するユーザーの操作を受け付ける。

アーム制御部３２は、エンドポイントの移動量及び移動方向を決定するとともに、各ジョイントの回転角度を計算し、移動指令値として駆動部１１ａに出力する。駆動部１１ａは、受信した移動指令値に基づいて駆動信号を生成し、各アクチュエーター１１ｂを駆動する。アーム制御部３２は、例えば、カメラ１５で撮像された画像に基づいて、ハンド１１１で所定の作業を行わせるように、エンドポイントの位置を移動させる。

なお、アクチュエーター１１ｂのエンコーダー値は、例えば、各ジョイントの現在角度やエンドポイントの現在位置を算出するために使用される。また、力覚センサーのセンサー値は、例えば、インピーダンス制御に使用される。エンドポイントの移動量及び移動方向を決定する制御方法としては、位置制御、視覚サーボ制御、力制御など、各種の一般的な方法を利用することができるため、説明を省略する。

ハンド制御部３３は、各フィンガー１１１Ｂを移動させる移動指令値を生成し、駆動部１１１ａに出力する。駆動部１１１ａは、受信した移動指令値に基づいて駆動信号を生成し、各アクチュエーター１１ｂを駆動する。ハンド制御部３３は、例えば、エンドポイントが所定位置に到達した場合に、ハンド１１１でワークを把持したり解放したりするように、各フィンガー１１１Ｂを移動させる。

撮像制御部３４は、カメラ１５を制御して撮像を行うとともに、撮像画像を取得する。

なお、肩領域１０Ａを回転軸周りに回転移動させるためのアクチュエーターを設け、制御部３０が肩領域１０Ａの回転を制御するようにしてもよい。また、肩領域１０Ａを胴部本体１０Ｂに対して上下方向に移動させるためのアクチュエーターを設け、制御部３０が肩領域１０Ａの上下移動を制御するようにしてもよい。回転方向、回転角度、上下方向、移動量などは、タッチパネルモニター１２や外部Ｉ／Ｆ部２１を介して受け付けるようにすることができる。

制御部３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの主記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の補助記憶装置と、有線又は無線により通信ネットワークと接続するための通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）と、タッチパネルなどの入力装置と接続する入力Ｉ／Ｆと、表示装置と接続する出力Ｉ／Ｆと、持ち運び可能な記憶媒体に対する情報の読み書きを行う読み書き装置と、を備えるコンピューターで実現することができる。ロボット専用のＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により実現されてもよい。

例えば、制御部３０の各機能は、補助記憶装置などから主記憶装置にロードされた所定のプログラムを演算装置が実行することで実現される。上記の所定のプログラムは、例えば、読み書き装置により読み取られた記憶媒体からインストールされてもよいし、通信Ｉ／Ｆを介してネットワークからインストールされてもよい。

上述したロボット１の機能構成は、ロボット１の構成を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。構成要素の分類の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。ロボット１の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、１つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、１つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。

また、制御部３０と他の構成（アームやハンドなど）との機能及び処理の分担は、図示した例に限られない。例えば、制御部３０の少なくとも一部の機能は、他の構成により実現されてもよい。また、例えば、他の構成の少なくとも一部の機能は、制御部３０により実現されてもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明した。本実施形態によれば、ロボットによる作業の精度が低下しないようにロボットの作業領域を撮像することができる。

なお、上記の実施形態では、カメラ１５の画角に、アーム支持部１８の一部と、アーム１１のアーム支持部１８側の部材の一部とが、定常的に含まれる場合を説明したが、画角に含まれる部分はこの例に限られない。例えば、正面側に突出した胴部の一部などであってもよい。また、例えば、アーム支持部１８の一部のみであってもよいし、アーム１１の一部のみであってもよい。いずれのロボットの部分が定常的に撮像範囲に含まれる場合あっても、本発明では、ロボットの頭部に設けたカメラを、撮像範囲に作業領域の全体とロボットの一部（定常的に映る部分）を含み、かつ、作業領域とロボットの一部が重ならない、位置及び方向に設定する。なお、撮像範囲に含まれるロボットの一部は、上述のようにカメラに対して静的な部分であってもよいし、動的な部分であってもよい。

以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。本発明は、ロボットと制御装置（制御部）とを別個に有するロボットシステムとして提供してもよいし、当該ロボットシステムのロボット及び制御装置として提供してもよい。また、本発明は、ロボット等を制御する方法、ロボット等を制御するプログラム、当該プログラムを記憶した記憶媒体として提供することもできる。

１：ロボット、１０：胴部、１０Ａ：肩領域、１０Ｂ：胴部本体、１０Ｊ：回転軸、１１：アーム、１１Ａ〜Ｆ：アーム部材、１１Ｇ：ハンドアイカメラ、１１ａ：駆動部、１１ｂ：アクチュエーター、１２：タッチパネルモニター、１３：脚部、１４：搬送用ハンドル、１５：カメラ、１６：信号灯、１７：カメラ支持部、１８：アーム支持部、１９：昇降ハンドル、２０：電源スイッチ、２０ａ：電源ＯＮスイッチ、２０ｂ：電源ＯＦＦスイッチ、２１：外部Ｉ／Ｆ部、３０：制御部、３１：入出力制御部、３２：アーム制御部、３３：ハンド制御部、３４：撮像制御部、１１１：ハンド、１１１Ａ：本体部、１１１Ｂ：フィンガー、１１１ａ：駆動部、１１１ｂ：アクチュエーター、１１２：着脱部材、Ｊ１〜７：回動軸

Claims

胴部と、
肩部と、
アームと、
撮像部と、
を備え、
前記胴部の正面側に設定された作業領域と、前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分と、を撮像範囲に含み、かつ、前記撮像範囲に含まれる前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分が前記作業領域と重ならないように前記撮像部が設けられている、
ことを特徴とするロボット。
請求項１に記載のロボットであって、
前記肩部は、前記胴部の上部に設けられ、
前記アームは、前記肩部に設けられ、
前記撮像部は、前記肩部の上側に設けられている、
ことを特徴とするロボット。
請求項２に記載のロボットであって、
前記撮像範囲に含まれる前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分は、前記胴体部から正面側に突出している部分である、
ことを特徴とするロボット。
請求項２又は３に記載のロボットであって、
前記作業領域の位置及び範囲は、前記ロボットに対して所定の相対位置関係を満たすように設定される、
ことを特徴とするロボット。
請求項４に記載のロボットであって、
前記胴部は、第一の胴部と、前記肩部及び前記撮像部が設けられた第二の胴部と、を備え、前記第二胴部は前記第一の胴部に対して所定の軸を中心に回転可能であり、
前記作業領域の位置及び範囲は、前記第二の胴部に対して前記所定の相対位置関係を満たすように設定される、
ことを特徴とするロボット。
請求項４に記載のロボットであって、
前記胴部は、第一の胴部と、前記肩部及び前記撮像部が設けられた第二の胴部と、を備え、前記第二胴部は前記第一の胴部に対して上下に移動可能であり、
前記作業領域の位置及び範囲は、前記第二の胴部に対して前記所定の相対位置関係を満たすように設定される、
ことを特徴とするロボット。
請求項１〜６いずれか一項に記載のロボットであって、
前記撮像範囲に含まれる前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分は、前記撮像範囲に定常的に含まれる部分であり、かつ、位置及び姿勢が変化する動的な部分、又は位置及び姿勢が変化しない静的な部分である、
ことを特徴とするロボット。
請求項１〜６いずれか一項に記載のロボットであって、
前記肩部の上部から前記ロボットの正面側に伸びる支持部を備え、
前記撮像部は、前記支持部の先端部分に設けられている、
ことを特徴とするロボット。
ロボットと前記ロボットを制御する制御装置とを備えるロボットシステムであって、
前記ロボットは、
胴部と、
肩部と、
アームと、
撮像部と、
を備え、
前記胴部の正面側に設定された作業領域と、前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分と、を撮像範囲に含み、かつ、前記撮像範囲に含まれる前記肩部、前記アーム、及び前記胴部の少なくとも一部分が前記作業領域と重ならないように前記撮像部が設けられている、
ことを特徴とするロボットシステム。