JP2016155194A - ロボット、ロボットの制御方法、及びロボットの制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。
図1は、本実施形態に係るロボットの利用状況の一例を示す図である。
本実施形態に係るロボット2は、カメラ(撮像部)10と、制御装置12とを備えている。撮像部10は、ロボット2に搭載されている。カメラ10は、把持された物体(把持物)OBJを撮像する(図7参照)。カメラ10は、ハンド(把持部)HND1に把持された物体OBJの位置姿勢が変更されることにより撮像する。
図2は、本実施形態に係る制御装置12のハードウェア構成の一例を示す図である。制御装置12は、例えば、CPU(Central Processing Unit)20と、記憶部22と、入力受付部24と、通信部26とを備え、通信部26を介してカメラ10等と通信を行う。これらの構成要素は、バスBusを介して相互に通信可能に接続されている。CPU20は、記憶部22に格納された各種プログラムを実行する。記憶部22は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、ROM(Read-Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを含み、制御装置12が処理する各種情報や画像、プログラムを格納する。なお、記憶部22は、制御装置12に内蔵されるものに代えて、USB等のデジタル入出力ポート等によって接続された外付け型の記憶装置でもよい。
図3は、本実施形態に係る制御装置12の機能構成の一例を示す図である。制御装置12は、例えば、画像取得部30と、三次元位置姿勢導出部32と、ロボット制御部16とを備える。これらの機能部のうち一部又は全部は、例えば、CPU20が、記憶部22に記憶された各種プログラムを実行することで実現される。また、これらの機能部のうち一部又は全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェア機能部であってもよい。
登録手段は、物体OBJを組み付け面MSに組み付ける位置姿勢となるように、ハンドHND1の目標位置を登録する(図10(A)参照)。
把持手段は、ハンドHND1で物体OBJを把持する。
移動手段は、物体OBJを把持した状態で、物体OBJの輪郭形状をカメラ10で撮像可能な位置に移動させる(図11参照)。
補正手段は、物体OBJを組み付け面MSに組み付ける位置姿勢となるように、ハンドHND1の目標位置を補正する(図10(B)参照)。
組み付け手段は、物体OBJを組み付け面MSに組み付ける(図10(B)参照)。
第1制御部は、ハンドHND1の移動経路上に設定した確認位置(第1の点)で、カメラ10で撮像された、物体OBJを把持しないハンドHND1の画像を用いて位置姿勢情報(第1撮像情報)を算出する。
第2制御部は、移動経路上の確認位置と異なる位置に設定した目標位置(第2の点)で、カメラ10で撮像された、物体OBJを把持しないハンドHND1の画像を用いて位置姿勢情報(第2撮像情報)を算出する。
第3制御部は、確認位置で、カメラ10で撮像された、ハンドHND1に把持された物体OBJの画像を用いて位置姿勢情報(第3撮像情報)を算出する。
ここで、図4を参照することにより、ハンドHND1による物体OBJの把持方法について説明する。
図5は、本実施形態に係る確認位置でのハンドHND1を示す図である。図6は、本実施形態に係る目標位置でのハンドHND1を示す図である。
最初に、把持する物体OBJを確認する確認位置に、物体OBJを把持していない状態でハンドHND1を移動させ、ハンドHND1の位置姿勢情報(第1撮像情報)を取得する。これにより、把持する物体OBJを確認する位置におけるハンドHND1の位置姿勢情報を取得することができる。位置姿勢情報は、例えば3次元位置姿勢情報である。ハンドHND1の位置姿勢情報の確認では、図5に示すように、ハンドHND1の掌の位置姿勢を取得する。ハンドHND1の位置姿勢情報の確認は、図5の矢印Aに示す部分を計測してもよい。ハンドHND1を移動させる位置は、例えば、後述するカメラ10の光軸の交点と、カメラ10間の基線を結ぶ直線上が考えられる。順運動学で求めたハンドHND1の位置姿勢情報とカメラ座標系におけるハンドHND1の位置姿勢情報との関係を知ることができる。
図7は、本実施形態に係る確認位置でのハンドHND1を示す図である。
物体OBJを把持した状態で、物体OBJを確認する確認位置にハンドHND1を移動させ、把持している物体OBJの位置姿勢情報(第3撮像情報)を取得する。これにより、カメラ座標系において、ハンドHND1の位置姿勢情報と把持している物体OBJの位置姿勢情報との関係を取得することができる。ハンドHND1の位置姿勢情報の確認では、図7に示すように、ハンドHND1の掌の位置姿勢を取得する。
実施例として、ネジ締めプレートをネジ締めベースに組み込む作業を挙げる。
図8は、本実施形態に係るロボットのロボット制御部により実行される事前処理の流れの一例を示すフローチャートである。図9は、本実施形態に係るロボットのロボット制御部により実行される組み付け処理の流れの一例を示すフローチャートである。図10は、本実施形態に係るハンドHND1の位置姿勢を示す図である。図10(A)はハンドHND1の目標位置を示す図、図10(B)はハンドHND1の位置姿勢の補正を示す図である。なお、物体OBJはネジ締めプレートであり、組み付け面MSはネジ締めベースの組み付け面である。また、Wはワールド座標であり、Tは座標変換を示している。
本実施形態のロボット2は、把持した物体OBJを一旦カメラ10の撮像領域に、物体OBJの位置姿勢を変えて、撮像する点が、第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。
複数台のカメラ10は、2台のカメラ10から構成されてもよい。ハンドHND1に把持された物体OBJは、2台のカメラ10の光軸40の交点42から2台のカメラ10の位置を結ぶ直線48上におろした垂線44上にあってもよい。
図12は、本実施形態に係るロボット2のロボット制御部16により実行される組み付け処理の流れの一例を示すフローチャートである。
さらに、撮像部も頭、腰の回転で移動可能にしたので、無理な姿勢を取ることなく、対象物を撮像できるようになり、対象物の位置、姿勢を正確に取得することができるようになる。
上記した実施形態において、ハンドHND1の爪部52の開閉方向と、撮像部10の光軸40の交点42と、2つのカメラ10位置とを含む平面50の法線が一致することに限定されず、例えば、把持状態によっては、両者のなす角が略90度となるようにしてもよい。
Claims (11)
- 把持部を有するロボットであって、
第1の点における把持物を把持しない前記把持部の第1撮像情報と、
前記第1の点とは異なる第2の点における前記把持物を把持しない前記把持部の第2撮像情報と、
前記第1の点における前記把持部に把持された前記把持物の第3撮像情報と、
に基づき動作することを特徴とするロボット。 - 請求項1に記載のロボットにおいて、
前記第1撮像情報、前記第2撮像情報、及び前記第3撮像情報は、位置姿勢情報であることを特徴とするロボット。 - 請求項1又は2に記載のロボットにおいて、
前記第1撮像情報、前記第2撮像情報、及び前記第3撮像情報を予め設定されている各期待値と比較し、前記比較の結果に応じてずれ量を補正する各補正量を算出する第4制御部をさらに有することを特徴とするロボット。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
撮像部を有し、
前記把持部は、第1方向と第2方向とに並んで配置され、前記把持物を把持する先端部と、前記先端部に対して前記第1方向及び前記第2方向のそれぞれに直交する第3方向の位置に配置された基端部とを有する複数の爪部を有し、
前記第1の点において、前記撮像部で撮像される前記把持部の姿勢は、前記爪部の前記先端部側の前記第3方向の位置に前記撮像部が配置されていることを特徴とするロボット。 - 請求項4に記載のロボットにおいて、
前記撮像部は、複数台設けられていることを特徴とするロボット。 - 請求項4又は5に記載のロボットにおいて、
前記撮像部は、ステレオカメラであることを特徴とするロボット。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
前記第2撮像情報は、前記把持部の形状又は前記把持部に設けられたマーカーの画像を用いていることを特徴とするロボット。 - 把持部を有するロボットを制御するロボットの制御方法であって、
第1の点における把持物を把持しない前記把持部の第1撮像情報と、
前記第1の点とは異なる第2の点における前記把持物を把持しない前記把持部の第2撮像情報と、
前記第1の点における前記把持部に把持された前記把持物の第3撮像情報と、
に基づきロボットを制御することを特徴とするロボットの制御方法。 - 請求項8に記載のロボットの制御方法において、
前記第1撮像情報、前記第2撮像情報、及び前記第3撮像情報を予め設定されている各期待値と比較し、前記比較の結果に応じてずれ量を補正する各補正量を算出することをさらに有することを特徴とするロボットの制御方法。 - 把持部を有するロボットを制御するロボットの制御装置であって、
第1の点における把持物を把持しない前記把持部の第1撮像情報と、
前記第1の点とは異なる第2の点における前記把持物を把持しない前記把持部の第2撮像情報と、
前記第1の点における前記把持部に把持された前記把持物の第3撮像情報と、
に基づきロボットを制御することを特徴とするロボットの制御装置。 - 請求項10に記載のロボットの制御装置において、
前記第1撮像情報、前記第2撮像情報、及び前記第3撮像情報を予め設定されている各期待値と比較し、前記比較の結果に応じてずれ量を補正する各補正量を算出する第4制御部をさらに有することを特徴とするロボットの制御装置。
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