JP2015226957A - ロボット、ロボットシステムおよび制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施形態に係るロボットシステム1の利用状況の一例を示す図である。ロボットシステム1は、ロボット9と、制御装置40とを備える。制御装置40は、ロボット9と通信可能に接続されている。この接続は、例えば、イーサネット(登録商標)やUSB(Universal Serial Bus)等の有線通信規格、Wi−Fi(登録商標)等の無線通信規格に準じる。ロボット9は、撮像部10とハンドユニット20a、20bと胴体ユニット30とを備えている。すなわち、ロボット9は、2つのハンドユニット20a、20bを備える双腕ロボットである。
撮像部10は、胴体ユニット30の上部に設けられる。撮像部10は、例えば、レンズとCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子とをそれぞれ備えたカメラ11a、11bによって構成されている。なお本実施例では、撮像部10は、2台のカメラ11a、11bによって構成されるステレオカメラを用いたロボットシステムについて説明するが、撮像部を3台以上のカメラによって構成されているものとしてもよいし、1台のカメラにより二次元画像を撮像するものとしてもよい。ロボットシステム1の操作対象となる対象物Oは、撮像部10によって撮像可能な作業台S上の画角範囲内に無作為に置かれる。撮像部10は、作業台S上に置かれた状態の対象物Oやハンドユニット20に把持された状態の対象物Oを撮像し、撮像した対象物Oの画像を、通信により制御装置40へ出力する。
次に、図4Aを参照することで、ロボットシステム1におけるロボット制御方法の概略を説明する。ここでは、作業台S上に4つの対象物Oが無作為に置かれている状態で、予め決められた2つの対象物O1、O2を把持して嵌合し、予め決められた別の2つの対象物O3、O4を嵌合する作業をロボット9に実行させるシーケンスについて説明する。
次に、制御装置40は、4つの対象物Oを全て認識したか否かを判定する(S7)。全ての対象物Oを認識していない場合、認識対象となる対象物Oの設定を変えてステップS2から上述の処理を繰り返す。
次に、図4Bを参照することで、把持処理を説明する。なお、上述したステップS2の把持処理、ステップS9の把持処理(左)、ステップS11(右)の把持処理における制御方法は、駆動するハンドユニット20が異なる点を除いて実質的に同一である。
次に、図5Aを参照することで、再把持処理を説明する。なお、上述したステップS4の再把持処理、ステップS10の再把持処理(左)、ステップS12の再把持処理(右)における制御方法は、駆動するハンドユニット20が異なる点を除いて実質的に同一である。
次に、図5Bを参照することで、認識処理を説明する。なお、ここではハンドユニット20bで対象物OUを把持して認識し、認識した対象物OUを作業台S上に戻す処理を繰り返すが、ハンドユニット20a、20bを交互に用いて全ての対象物Oを把持して認識しても良いし、ハンドユニット20a、20bのいずれか一方を繰り返し用いて全ての対象物Oを把持して認識しても良い。
対象物OUの画像をいずれかのテンプレートとマッチングが成功した場合、すなわち、対象物O1、O2、O3、O4の嵌合面のいずれかが認識処理の際にはカメラ11aと正対するように対象物OUが把持されていた場合、制御装置40は、照合できたテンプレートに応じて、対象物OUが対象物O1、O2、O3、O4のいずれであるかを認識して特定し、把持される前に作業台S上に置かれていた状態での対象物OUの姿勢を特定して記憶する。
次に、図5Cを参照することで、嵌合処理を説明する。
はじめに、制御装置40は、ハンドユニット20a、20bを駆動することにより、ハンド22aで把持した対象物Oxと、ハンド22bで把持した対象物Oyとをそれぞれ所定の嵌合位置の所定の嵌合姿勢に動かす(S401)。嵌合位置と嵌合姿勢は、対象物OxとOyの形状によって予め定めればよい。本実施例では、対象物Oxを把持するハンド22aの掌2211の連結軸T1と、対象物Oxを把持するハンド22bの掌2211の連結軸T1とが、一直線上に並ぶように嵌合姿勢を定めるものとする。
次に、制御装置40は、2つの対象物Ox、Oyを互いに押し付けるように2つのハンドユニット20a、20bを駆動する(S403)。具体的には、制御装置40は、2つのハンド22a、22bの掌2211の連結軸T1が一直線上において接近するようにハンドユニット20a、20bを駆動する。その結果、仮に対象物Ox、Oyのいずれか一方でも掌2211の3点と接触していない状態で把持されていたとしても、その状態が解消されるため、対象物Ox、Oyの両方がそれぞれ確実に掌2211の3点と接触した状態になる。
次に、制御装置40は、他方のハンドユニット20bを駆動して、嵌合している対象物Ox、Oyを作業台S上に置く。
以上説明した実施形態によると、認識精度が高い位置と姿勢で対象物Oを撮像して認識できるため、作業台S上に無作為に置かれた対象物OUの認識精度を高めることができる。さらに、対象物OUを大きく撮像し、また、テンプレートに対して歪み無く対象物OUを撮像することができるため、対象物OUの認識精度を高めることができる。
また、テンプレートに対応する対象物OUの輪郭が指222や掌部221に隠れる状態で第一のハンドユニット20aが対象物OUを把持した場合でも、第二のハンドユニット20bに対象物OUを持ち替えることによって、テンプレートに対応する輪郭を撮像して対象物OUを認識することができる。また、いったん作業台Sに対象物OUを戻して同じハンドユニット20aで持ち直す場合に比べると、対象物OUを認識するのに必要な時間と処理量を減らすことができる。
また、ハンドユニット20は対象物Oを掌2211に倣わせた姿勢で精度良く把持できるので、2つの対象物Ox、Oyを協調制御により精度よく嵌合させることが可能になる。
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、対象物OUを認識するためにカメラ11に対する所定の位置と姿勢に対象物OUを動かすとき、3次元物体認識技術を用いて対象物OUの姿勢を認識しながら対象物OUの姿勢を動かしても良い。
Claims (4)
- 複数の指を有するハンドユニットを備え、
前記複数の指を第1軸方向に接近させて対象物を挟み、
前記複数の指を前記第1軸方向に離間させて前記対象物を挟んだ状態を解除し、
前記複数の指を第2軸方向に接近させて前記対象物を把持する、
ロボット。 - 前記複数の指は、4本の指であり、
前記複数の指が前記第1軸方向に移動する場合に、
前記複数の指のうち、2本の指の位置同士が前記第1軸方向において一致し、かつ、
前記複数の指のうち、他の2本の指の位置同士が前記第1軸方向において一致する、
請求項1に記載のロボット。 - 複数の指を有するハンドユニットを備え、
前記複数の指を第1軸方向に接近させて対象物を挟み、前記複数の指を前記第1軸方向に離間させて前記対象物を挟んだ状態を解除し、前記複数の指を第2軸方向に接近させて前記対象物を把持するように前記ハンドユニットを制御する制御装置と、
を備えるロボットシステム。 - 複数の指を有するハンドユニットを備えるロボットを制御するロボットの制御装置であって、
前記複数の指を第1軸方向に接近させて対象物を挟み、前記複数の指を前記第1軸方向に離間させて前記対象物を挟んだ状態を解除し、前記複数の指を第2軸方向に接近させて前記対象物を把持するように前記ハンドユニットを制御する、
制御装置。
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