JP2017119323A - ロボット、制御装置及びロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】第１対象物の第１方向の移動に伴う第１対象物の第２方向の位置ずれを抑制することができるロボットを提供すること。
【解決手段】第１位置における第１対象物の撮像装置による撮像時から、前記第１位置と第１方向において等しい第２位置への前記第１対象物の到達時までの間に、前記撮像装置により撮像された画像に基づいて前記第１方向と異なる第２方向に前記第１対象物を移動させる、ロボット。
【選択図】図５

Description

この発明は、ロボット、制御装置及びロボットシステムに関する。

撮像装置により撮像した撮像画像に基づいてロボットに作業を行わせる制御装置の研究や開発が行われている。

これに関し、カメラとロボットを含むロボットシステムにおいて、当該カメラによって撮像された画像に基づいてワークの位置及び姿勢を特定し、ロボットを制御するロボットコントローラーが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１２−１６６３１４号公報

しかしながら、このようなロボットコントローラーでは、ワークを第１方向に移動させる作動軸が傾斜等している場合、撮像装置により撮像した画像に基づいて第１方向の位置の異なる搬送先にワークを移動させると、第１方向の移動に伴って第１方向と異なる第２方向にワークの位置がずれてしまう場合があった。

上記課題の少なくとも一つを解決するために本発明の一態様は、第１位置における第１対象物の撮像装置による撮像時から、前記第１位置と第１方向において等しい第２位置への前記第１対象物の到達時までの間に、前記撮像装置により撮像された画像に基づいて前記第１方向と異なる第２方向に前記第１対象物を移動させる、ロボットである。
この構成により、ロボットは、第１位置における第１対象物の撮像装置による撮像時から、第１位置と第１方向において等しい第２位置への第１対象物の到達時までの間に、撮像装置により撮像された画像に基づいて第１方向と異なる第２方向に第１対象物を移動させる。これにより、ロボットは、第１対象物の撮像時における第１方向の位置と第２位置への到達時における第１方向の位置を同一にすることができる。その結果、ロボットは、第１対象物の第１方向の移動に伴う第１対象物の第２方向の位置ずれを抑制することができる。

また、本発明の他の態様は、ロボットにおいて、前記第１対象物を、前記第１方向および前記第２方向に移動可能な移動部により移動させる、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、第１対象物を、第１方向及び第２方向に移動可能な移動部により移動させる。これにより、ロボットは、移動部による第１対象物の第１方向の移動に伴う第１対象物の第２方向の位置ずれを抑制することができる。

また、本発明の他の態様は、ロボットにおいて、前記移動部は、支持台に支持され、第１軸周りに回動可能な第１アームと、前記第１アームに支持され、第２軸周りに回動可能な第２アームと、前記第２アームに支持され、前記第１方向に移動可能かつ第３軸周りに回動可能な作動軸と、を備える構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、第１アームと、第２アームと、作動軸とによって第１対象物を第１方向及び第２方向に移動させる。これにより、ロボットは、第１アームと、第２アームと、作動軸とによる第１対象物の第１方向の移動に伴う第１対象物の第２方向の位置ずれを抑制することができる。

また、本発明の他の態様は、ロボットにおいて、前記撮像時における前記作動軸の前記第３軸周りの回動角度を、前記到達時における前記作動軸の前記第３軸周りの回動角度と等しくする、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、第１位置における第１対象物の撮像装置による撮像時における作動軸の第３軸周りの回動角度を、第２位置への第１対象物の到達時における作動軸の第３軸周りの回動角度と等しくする。これにより、ロボットは、第３軸周りの回動に伴う第１対象物の第２方向の位置ずれを抑制することができる。

また、本発明の他の態様は、ロボットにおいて、前記第２位置において、前記第１対象物を第２対象物に接触させる、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、第２位置において、第１対象物を第２対象物に接触させる。これにより、ロボットは、第１対象物を第２対象物に接触させる作業において、第１対象物の第１方向の移動に伴う第１対象物の第２方向の位置ずれを抑制することができる。

また、本発明の他の態様は、ロボットにおいて、前記第２位置において、前記第１対象物を第２対象物に嵌合させる、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、第２位置において、第１対象物を第２対象物に嵌合させる。これにより、ロボットは、第１対象物を第２対象物に嵌合させる作業において、第１対象物の第１方向の移動に伴う第１対象物の第２方向の位置ずれを抑制することができる。

また、本発明の他の態様は、上記のいずれかに記載のロボットを制御する、ロボット制御装置である。
この構成により、ロボット制御装置は、第１位置における第１対象物の撮像装置による撮像時から、第１位置と第１方向において等しい第２位置への第１対象物の到達時までの間に、撮像装置により撮像された画像に基づいて第１方向と異なる第２方向に第１対象物を移動させる。これにより、ロボット制御装置は、第１対象物の撮像時における第１方向の位置と第２位置への到達時における第１方向の位置を同一にすることができる。その結果、ロボット制御装置は、第１対象物の第１方向の移動に伴う第１対象物の第２方向の位置ずれを抑制することができる。

また、本発明の他の態様は、上記のいずれかに記載のロボットと、上記のロボット制御装置と、前記撮像装置と、を備えるロボットシステムである。
この構成により、ロボットシステムは、第１位置における第１対象物の撮像装置による撮像時から、第１位置と第１方向において等しい第２位置への第１対象物の到達時までの間に、撮像装置により撮像された画像に基づいて第１方向と異なる第２方向に第１対象物を移動させる。これにより、ロボットシステムは、第１対象物の撮像時における第１方向の位置と第２位置への到達時における第１方向の位置を同一にすることができる。その結果、ロボットシステムは、第１対象物の第１方向の移動に伴う第１対象物の第２方向の位置ずれを抑制することができる。

以上により、ロボット、ロボット制御装置及びロボットシステムは、第１位置における第１対象物の撮像装置による撮像時から、第１位置と第１方向において等しい第２位置への第１対象物の到達時までの間に、撮像装置により撮像された画像に基づいて第１方向と異なる第２方向に第１対象物を移動させる。これにより、ロボット、ロボット制御装置及びロボットシステムは、第１対象物の第１方向の移動に伴う第１対象物の第２方向の位置ずれを抑制することができる。

実施形態に係るロボットシステム１の構成の一例を示す図である。 コンテナＣＴＮに収納された第１対象物ＷＫＡの一例を示す図である。 第２対象物ＷＫＢの一例を示す図である。 ロボット制御装置３０のハードウェア構成の一例を示す図である。 ロボット制御装置３０の機能構成の一例を示す図である。 ロボット制御装置３０がロボット１１に所定の作業を行わせる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 制御点Ｔ１の位置が撮像位置Ｐ１と一致している状況の一例を示す図である。 第１対象物ＷＫＡの姿勢が保持姿勢と一致していない場合の第１対象物ＷＫＡの一例を示す図である。 ステップＳ１３０において制御点Ｔ１の位置及び姿勢が撮像位置Ｐ１及び撮像姿勢Ｗ１と一致していた場合におけるシャフトＳ１の第３軸周りの回動角度の一例を示す図である。 ステップＳ１６０において第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢が嵌合位置及び嵌合姿勢と一致していた場合におけるシャフトＳ１の第３軸周りの回動角度の一例を示す図である。 ステップＳ１６０の処理において第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢が嵌合位置及び嵌合姿勢と一致した際、第１対象物ＷＫＡの上下方向における位置の一例を示す図である。

＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

＜ロボットシステムの構成＞
まず、ロボットシステム１の構成について説明する。
図１は、実施形態に係るロボットシステム１の構成の一例を示す図である。ロボットシステム１は、ロボット１１と、撮像装置２０と、ロボット制御装置３０を備える。

ロボット１１は、スカラロボットである。

なお、ロボット１１は、スカラロボットに代えて、直角座標ロボットや単腕ロボット、複腕ロボット等の他のロボットであってもよい。直角座標ロボットは、例えば、ガントリロボットである。

図１に示した例において、ロボット１１は、床面に設置されている。なお、ロボット１１は、床面に代えて、壁面や天井面、テーブルや治具、台の上面等に設置される構成であってもよい。以下では、説明の便宜上、ロボット１１が設置されている面に直交する方向であって、ロボット１１の重心から当該面に向かう方向を下と称し、当該方向と反対の方向を上と称して説明する。ロボット１１が設置されている面に直交する方向であって、ロボット１１の重心から当該面に向かう方向は、例えば、ワールド座標系におけるＺ軸の負の方向、又はロボット１１のロボット座標系ＲＣにおけるＺ軸の負の方向である。

ロボット１１は、床面に設置された支持台Ｂ１と、支持台Ｂ１に第１軸ＡＸ１周りに回動可能に支持された第１アームＡ１１と、第１アームＡ１１に第２軸ＡＸ２周りに回動可能に支持された第２アームＡ１２と、第２アームＡ１２に第３軸ＡＸ３周りに回動可能かつ第３軸ＡＸ３の軸方向に並進可能に支持されたシャフトＳ１を備える。
シャフトＳ１は、円柱形状の軸体である。シャフトＳ１の周表面には、図示しないボールねじ溝とスプライン溝とがそれぞれ形成される。シャフトＳ１は、第２アームＡ１２の端部のうちの第１アームＡ１１と反対側の端部を上下に貫通し、設けられている。また、シャフトＳ１には、この一例において、シャフトＳ１の端部のうちの上側の端部に当該円柱の半径よりも大きな半径の円盤形状のフランジが設けられている。当該円柱の中心軸は、当該フランジの中心軸と一致している。

シャフトＳ１のフランジが設けられていない方の端部には、エンドエフェクターＥ１の取り付けが可能な第１作業部Ｆ１が設けられている。以下では、一例として、第１作業部Ｆ１を下から上に向かって見た場合における第１作業部Ｆ１の形状が、シャフトＳ１の中心軸と中心が一致する円である場合について説明する。なお、当該形状は、円に代えて、他の形状であってもよい。シャフトＳ１は、作動軸の一例である。また、当該中心軸は、作動軸の軸の一例である。

第１作業部Ｆ１には、エンドエフェクターＥ１が取り付けられている。エンドエフェクターＥ１は、この一例において、空気を吸引することによって物体を吸着させることが可能な真空グリッパーである。なお、エンドエフェクターＥ１は、これに代えて、物体を把持可能な指部を備えたエンドエフェクター等の他のエンドエフェクターであってもよい。

この一例において、エンドエフェクターＥ１は、図１に示したコンテナＣＴＮに載置された第１対象物ＷＫＡを吸着する。第１対象物ＷＫＡは、例えば、産業用の部品や部材、装置等である。なお、第１対象物ＷＫＡは、これに代えて、産業用ではない日用品の部品や部材、装置であってもよく、医療用の部品や部材、装置であってもよく、細胞等の生体であってもよい。図１に示した例では、第１対象物ＷＫＡは、直方体形状の物体として表されている。なお、第１対象物ＷＫＡの形状は、直方体形状に代えて、他の形状であってもよい。この一例において、コンテナＣＴＮには、複数個の第１対象物ＷＫＡが載置されている。エンドエフェクターＥ１は、コンテナＣＴＮから第１対象物ＷＫＡを１個ずつ吸着して移動させる。

第１作業部Ｆ１の位置には、第１作業部Ｆ１とともに動くＴＣＰ（Tool Center Point）である制御点Ｔ１が設定される。第１作業部Ｆ１の位置は、第１作業部Ｆ１を下から上に向かって見た場合の第１作業部Ｆ１の形状である円の中心の位置である。なお、制御点Ｔ１が設定される位置は、第１作業部Ｆ１の位置に代えて、第１作業部Ｆ１に対応付けられた他の位置であってもよい。この一例において、当該円の中心の位置は、第１作業部Ｆ１の位置を表す。なお、第１作業部Ｆ１の位置は、これに代えて、他の位置によって表される構成であってもよい。

制御点Ｔ１には、制御点Ｔ１の位置及び姿勢（すなわち、第１作業部Ｆ１の位置及び姿勢）を表す三次元局所座標系である制御点座標系ＴＣ１が設定される。制御点Ｔ１の位置及び姿勢は、制御点Ｔ１のロボット座標系ＲＣにおける位置及び姿勢のことである。制御点座標系ＴＣ１の原点は、制御点Ｔ１の位置、すなわち第１作業部Ｆ１の位置を表す。また、制御点座標系ＴＣ１の各座標軸の方向は、制御点Ｔ１の姿勢、すなわち第１作業部Ｆ１の姿勢を表す。以下では、一例として、制御点座標系ＴＣ１におけるＺ軸と、シャフトＳ１の中心軸とを一致させている場合について説明する。なお、制御点座標系ＴＣ１におけるＺ軸は、必ずしもシャフトＳ１の中心軸と一致している必要はない。

支持台Ｂ１は、床面に固定されている。

第１アームＡ１１は、第１軸ＡＸ１周りに回動するので、水平方向に移動する。水平方向は、この一例において、上下方向と直交する方向である。水平方向は、例えば、ワールド座標系におけるＸＹ平面に沿った方向、又はロボット１１のロボット座標系であるロボット座標系ＲＣにおけるＸＹ平面に沿った方向である。

第２アームＡ１２は、第２軸ＡＸ２周りに回動するので、水平方向に移動する。第２アームＡ１２は、図示しない上下動アクチュエーターと回動アクチュエーターとを備えてシャフトＳ１を支持する。上下動アクチュエーターは、シャフトＳ１のボールねじ溝の外周部に設けられたボールねじナットをタイミングベルト等で回動させることにより、シャフトＳ１を上下方向に移動（昇降）させる。回動アクチュエーターは、シャフトＳ１のスプライン溝の外周部に設けられたボールスプラインナットをタイミングベルト等で回動させることにより、シャフトＳ１の中心軸周りにシャフトＳ１を回動させる。

撮像装置２０は、例えば、集光された光を電気信号に変換する撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を備えたカメラである。撮像装置２０は、単眼のカメラであってもよく、ステレオカメラであってもよく、ライトフィールドカメラであってもよい。この一例において、撮像装置２０は、シャフトＳ１の第１作業部Ｆ１に取り付けられたエンドエフェクターＥ１によって吸着された第１対象物ＷＫＡを含む範囲を、第１対象物ＷＫＡの下から上に向かって撮像する。なお、撮像装置２０は、これに代えて、当該第１対象物ＷＫＡを含む範囲を他の方向に向かって撮像する構成であってもよい。また、この一例では、撮像装置２０がロボットシステム１に備えられる構成を示したが、これに代えて、ロボット１１が撮像装置２０を備える構成であってもよい。

ロボット１１が備える各アクチュエーター及び撮像装置２０のそれぞれは、ケーブルによってロボット制御装置３０と通信可能に接続されている。これにより、当該各アクチュエーター及び撮像装置２０のそれぞれは、ロボット制御装置３０から取得される制御信号に基づく動作を行う。なお、ケーブルを介した有線通信は、例えば、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ等の規格によって行われる。また、当該アクチュエーター及び撮像装置２０のうちの一部又は全部は、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等の通信規格により行われる無線通信によってロボット制御装置３０と接続される構成であってもよい。

ロボット制御装置３０は、ロボット１１に制御信号を送信することにより、ロボット１１を動作させる。なお、ロボット制御装置３０は、ロボット１１の外部に設置される構成に代えて、ロボット１１に内蔵される構成であってもよい。また、ロボット制御装置３０は、ロボット１１に所定の作業を行わせる。以下では、一例として、ロボット制御装置３０が所定の作業として、コンテナＣＴＮに載置された第１対象物ＷＫＡを第２対象物ＷＫＢに嵌合させる作業である嵌合作業をロボット１１に行わせる場合について説明する。なお、所定の作業は、これに代えて、第１対象物ＷＫＡを第２対象物ＷＫＢに接触させる作業や、第１対象物ＷＫＡを第２対象物ＷＫＢに接着させる作業等の他の作業であってもよい。

＜ロボット制御装置がロボットに所定の作業を行わせる処理の概要＞
以下、図２及び図３を参照し、ロボット制御装置３０がロボット１１に所定の作業を行わせる処理の概要について説明する。

図２は、コンテナＣＴＮに収納された第１対象物ＷＫＡの一例を示す図である。図２において、コンテナＣＴＮは、コンテナＣＴＮを上から下の方向に見た場合のＸＹ平面（ロボット座標系ＲＣのＸＹ平面と平行な面であり、この一例において、床面）に置かれている。コンテナＣＴＮは、４行×４列に仕切られて、それぞれの仕切に第１対象物ＷＫＡが載置されている。第１対象物ＷＫＡに記された矢印の方向は、この一例において、第１対象物ＷＫＡの姿勢を表している。コンテナＣＴＮの仕切の内寸と第１対象物ＷＫＡの外寸には所定の隙間（クリアランス）が設けられている。コンテナＣＴＮの仕切の内寸は、図２に示したＸ方向の長さＸ１及び当該Ｘ方向に直交するＹ方向の長さＹ１のＸ１×Ｙ１である。一方、第１対象物ＷＫＡの外寸はＸ２×Ｙ２である。すなわち、コンテナＣＴＮの仕切と第１対象物ＷＫＡには、Ｘ方向において片側に（Ｘ１−Ｘ２）／２、Ｙ方向において片側（Ｙ１−Ｙ２）／２の隙間がある。なお、Ｘ１＜Ｘ２であり、Ｙ１＜Ｙ２である。

この一例において、第１対象物ＷＫＡのうちの第１対象物ＷＫＡａは、コンテナＣＴＮの仕切内において右上に載置されている。また、第１対象物ＷＫＡのうちの第１対象物ＷＫＡｂは、コンテナＣＴＮの仕切内において左下に載置されている。また、第１対象物ＷＫＡのうちの第１対象物ＷＫＡｃは、コンテナＣＴＮの仕切内において回動して載置されている。このように、コンテナＣＴＮに載置された第１対象物ＷＫＡのそれぞれの載置位置及び載置姿勢には、ばらつきが生じる場合がある。このような場合、コンテナＣＴＮに載置された第１対象物ＷＫＡをエンドエフェクターＥ１によって吸着すると、吸着した第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢は、ＸＹ平面においてばらついてしまう。ここで、第１対象物ＷＫＡの位置は、この一例において、第１対象物ＷＫＡの重心の位置によって表される。なお、第１対象物ＷＫＡの位置は、これに代えて、第１対象物ＷＫＡに対応付けられた他の位置によって表される構成であってもよい。第１対象物ＷＫＡの姿勢は、この一例において、直方体形状である第１対象物ＷＫＡの直交する３つの辺のそれぞれのロボット座標系ＲＣにおける方向によって表される。なお、第１対象物ＷＫＡの姿勢は、これに代えて、第１対象物ＷＫＡに対応付けられた他の方向によって表される構成であってもよい。

図３は、第２対象物ＷＫＢの一例を示す図である。図３において、第２対象物ＷＫＢは、中心部に第１対象物ＷＫＡが嵌合される凹部ＨＬを備える。凹部ＨＬの内寸は、Ｘ２１×Ｙ２１である。凹部ＨＬの内寸Ｘ２１×Ｙ２１は、第１対象物ＷＫＡの外寸Ｘ２×Ｙ２に対して所定のはめあいが選択される。この一例においては、凹部ＨＬの内寸と第１対象物ＷＫＡの外寸は、第１対象物ＷＫＡと第２対象物ＷＫＢが嵌合されるように選択される。

ロボット制御装置３０は、制御点Ｔ１の位置及び姿勢を所定の位置及び姿勢である撮像位置Ｐ１及び撮像姿勢Ｗ１に一致させることにより、エンドエフェクターＥ１に吸着された第１対象物ＷＫＡを、撮像装置２０が撮像可能な範囲内に移動させる。撮像位置Ｐ１は、例えば、撮像装置２０が撮像可能な範囲内における撮像装置２０の光軸上の位置であって、エンドエフェクターＥ１に吸着された第１対象物ＷＫＡが撮像装置と接触しない位置である。撮像姿勢Ｗ１は、制御点Ｔ１の位置が撮像位置Ｐ１と一致している時の制御点Ｔ１の姿勢である。撮像姿勢Ｗ１は、如何なる姿勢であってもよい。そして、ロボット制御装置３０は、エンドエフェクターＥ１によって把持された第１対象物ＷＫＡを撮像装置２０に撮像させる。

ロボット制御装置３０は、撮像装置２０が撮像した撮像画像に基づいて、第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢を算出する。ロボット制御装置３０は、算出した第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢に基づいて、制御点Ｔ１の位置及び姿勢と第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢との相対的な位置及び姿勢を算出する。ロボット制御装置３０は、算出した当該位置及び姿勢に基づいてエンドエフェクターＥ１を移動させ、第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢を所定の位置及び姿勢である嵌合位置及び嵌合姿勢と一致させる。嵌合位置及び嵌合姿勢は、第２対象物ＷＫＢの凹部ＨＬに第１対象物ＷＫＡが嵌合したときの第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢である。ロボット制御装置３０は、第２対象物ＷＫＢが複数ある場合、エンドエフェクターＥ１により吸着された第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢を、当該第１対象物ＷＫＡを嵌合させる対象となる第２対象物ＷＫＢに応じた嵌合位置及び嵌合姿勢と一致させる。

ロボット制御装置３０がロボット１１に所定の作業を行わせる際、ロボット制御装置３０がシャフトＳ１を動作させ、エンドエフェクターＥ１に吸着された第１対象物ＷＫＡの上下方向における位置を変化させると、第１対象物ＷＫＡの水平方向における位置は、シャフトＳ１の加工精度や組付精度等によって変化してしまう場合がある。これは、シャフトＳ１の上下がスプライン溝を介して行われるためである。

そこで、この一例におけるロボット制御装置３０は、ロボット制御装置３０がロボット１１に所定の作業を行わせる際、第１位置（この一例において、制御点Ｔ１の位置が撮像位置Ｐ１と一致している場合における第１対象物ＷＫＡの位置）における第１対象物ＷＫＡの撮像装置２０による撮像時から、当該第１位置と第１方向（この一例において、上下方向）において等しい第２位置（この一例において、嵌合位置）への第１対象物ＷＫＡの到達時までの間に、撮像装置２０により撮像された画像（この一例において、撮像画像）に基づいて第１方向と異なる第２方向に第１対象物ＷＫＡを移動させる。なお、ロボット制御装置３０は、第１対象物を第１位置から第２位置に移動させるまでの間、第２方向にのみ移動する必要はなく、第１方向にも移動してよい。この一例において、「位置が等しい」とは、第１方向における並進が±１ｍｍ、シャフトＳ１の回動が±５°の範囲内であることを示す。これにより、ロボット制御装置３０は、シャフトＳ１の上下方向への移動に伴って生じる第１対象物ＷＫＡの水平方向における位置の変化を抑制することができる。その結果、ロボット制御装置３０は、第１対象物ＷＫＡの第１方向の移動に伴う第１対象物ＷＫＡの第２方向の位置ずれを抑制することができる。以下では、ロボット制御装置３０がロボット１１に所定の作業を行わせる処理と、当該処理におけるロボット１１と撮像装置２０の位置関係とについて説明する。

＜ロボット制御装置のハードウェア構成＞
以下、図４を参照し、ロボット制御装置３０のハードウェア構成について説明する。図４は、ロボット制御装置３０のハードウェア構成の一例を示す図である。ロボット制御装置３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、記憶部３２と、入力受付部３３と、通信部３４と、表示部３５を備える。ロボット制御装置３０は、通信部３４を介してロボット１１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。

ＣＰＵ３１は、記憶部３２に格納された各種プログラムを実行する。
記憶部３２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）等を含む。なお、記憶部３２は、ロボット制御装置３０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あってもよい。記憶部３２は、ロボット制御装置３０が処理する各種情報や画像、プログラム等を格納する。

入力受付部３３は、例えば、キーボードやマウス、タッチパッド等を備えたティーチングペンダントや、その他の入力装置である。なお、入力受付部３３は、タッチパネルとして表示部３５と一体に構成されてもよい。
通信部３４は、例えば、ＵＳＢ等のデジタル入出力ポートやイーサネット（登録商標）ポート等を含んで構成される。
表示部３５は、例えば、液晶ディスプレイパネル、あるいは、有機ＥＬ（ElectroLuminescence）ディスプレイパネルである。

＜制御装置の機能構成＞
以下、図５を参照し、ロボット制御装置３０の機能構成について説明する。図５は、ロボット制御装置３０の機能構成の一例を示す図である。ロボット制御装置３０は、記憶部３２と、制御部３６を備える。

制御部３６は、ロボット制御装置３０の全体を制御する。制御部３６は、撮像制御部４０と、画像取得部４１と、位置姿勢算出部４２と、ロボット制御部４３を備える。制御部３６が備えるこれらの機能部は、例えば、ＣＰＵ３１が、記憶部３２に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。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。

撮像制御部４０は、撮像装置２０が撮像可能な範囲を撮像装置２０に撮像させる。
画像取得部４１は、撮像装置２０が撮像した画像を撮像装置２０から取得する。
位置姿勢算出部４２は、画像取得部４１が取得した撮像画像に基づいて、第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢を算出する。位置姿勢算出部４２は、この一例において、パターンマッチングによって第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢を算出する。なお、位置姿勢算出部４２は、これに代えて、第１対象物ＷＫＡに設けられたマーカー等によって第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢を算出する構成であってもよい。
ロボット制御部４５は、ロボット１１を動作させ、ロボット１１に所定の作業を行わせる。

＜ロボット制御装置がロボットに所定の作業を行わせる処理＞
以下、図６を参照し、ロボット制御装置３０がロボット１１に所定の作業を行わせる処理について説明する。図６は、ロボット制御装置３０がロボット１１に所定の作業を行わせる処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下では、一例として、第１対象物ＷＫＡが１個のみの場合について説明する。

ロボット制御部４７は、記憶部３２に予め記憶された吸着位置情報を記憶部３２から読み出す。吸着位置情報は、第１対象物ＷＫＡをコンテナＣＴＮから吸着して持ち上げる際に制御点Ｔ１の位置を一致させる予め決められた位置である吸着位置を示す情報である。吸着位置は、例えば、コンテナＣＴＮにおける仕切の中心の直上の位置であり、エンドエフェクターＥ１の端部のうちのシャフトＳ１側と反対側の端部が第１対象物ＷＫＡに接触する位置である。ロボット制御部４７は、読み出した吸着位置情報に基づいて制御点Ｔ１を移動させ、コンテナＣＴＮの載置された第１対象物ＷＫＡをエンドエフェクターＥ１によって吸着する（ステップＳ１１０）。そして、ロボット制御部４７は、エンドエフェクターＥ１によって吸着した第１対象物ＷＫＡを、シャフトＳ１を上昇させることによってロボット１１に持ち上げさせる。

次に、ロボット制御装置３０は、制御点Ｔ１の位置及び姿勢を撮像位置Ｐ１及び撮像姿勢Ｗ１と一致させる（ステップＳ１２０）。ここで、図７を参照し、制御点Ｔ１の位置が撮像位置Ｐ１と一致している状況について説明する。図７は、制御点Ｔ１の位置が撮像位置Ｐ１と一致している状況の一例を示す図である。また、図７は、当該状況を水平方向に向かって見た場合の図である。図７に示した例では、撮像位置Ｐ１は、撮像装置２０の光軸である光軸ｍ上の位置である。また、撮像位置Ｐ１は、制御点Ｔ１の位置が撮像位置Ｐ１と一致した場合において、エンドエフェクターＥ１に吸着された第１対象物ＷＫＡの上下方向における位置が、撮像装置２０の上下方向における位置から高さＺ１だけ高くなる位置である。上下方向は、第１方向の一例である。

次に、撮像制御部４０は、第１対象物ＷＫＡを含む範囲を撮像装置２０に撮像させる（ステップＳ１３０）。次に、画像取得部４１は、ステップＳ１２０において撮像装置２０が撮像した撮像画像を撮像装置２０から取得する（ステップＳ１４０）。

次に、位置姿勢算出部４２は、ステップＳ１４０において画像取得部４１が取得した撮像画像に基づいて、第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢を算出する。第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢は、第１対象物ＷＫＡのロボット座標系ＲＣにおける位置及び姿勢である。位置姿勢算出部４２は、パターンマッチング等によって当該位置及び姿勢を算出する。また、位置姿勢算出部４２は、順運動学に基づいて、現在の制御点Ｔ１の位置及び姿勢を算出する。制御点Ｔ１の位置及び姿勢は、制御点Ｔ１のロボット座標系ＲＣにおける位置及び姿勢である。位置姿勢算出部４２は、算出した第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢と現在の制御点Ｔ１の位置及び姿勢とに基づいて、第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢と現在の制御点Ｔ１の位置及び姿勢との相対的な位置及び姿勢を算出する（ステップＳ１５０）。

次に、ロボット制御部４７は、ステップＳ１５０において位置姿勢算出部４２が算出した第１対象物ＷＫＡの姿勢が、予め決められた姿勢である保持姿勢であるか否かを判定する。例えば、ロボット制御部４７は、記憶部３２に予め記憶された保持姿勢情報を記憶部３２から読み出し、読み出した保持姿勢情報が示す保持姿勢と、ステップＳ１５０において位置姿勢算出部４２が算出した第１対象物ＷＫＡの姿勢とを比較することによって、当該姿勢が保持姿勢であるか否かを判定する。保持姿勢情報は、保持姿勢を示す情報である。なお、ロボット制御部４７は、記憶部３２に予め記憶されたテンプレート画像を記憶部３２から読み出し、読み出したテンプレート画像と、ステップＳ１４０において画像取得部４１が取得した撮像画像とを比較し、撮像画像から検出される第１対象物ＷＫＡの姿勢が保持姿勢であるか否かを判定する構成等の他の構成であってもよい。ロボット制御部４７は、ステップＳ１５０において位置姿勢算出部４２が算出した第１対象物ＷＫＡの姿勢が保持姿勢ではない場合のみ、シャフトＳ１を回動させ、第１対象物ＷＫＡの姿勢を保持姿勢と一致させる姿勢補正処理を実行する（ステップＳ１５５）。この際、ロボット制御部４７は、制御点Ｔ１の上下方向における位置を変化させずに第１対象物ＷＫＡの姿勢を保持姿勢と一致させる。

ここで、図８を参照し、第１対象物ＷＫＡの姿勢と保持姿勢との関係について説明する。図８は、第１対象物ＷＫＡの姿勢が保持姿勢と一致していない場合の第１対象物ＷＫＡの一例を示す図である。図８において、第１対象物ＷＫＡの姿勢が保持姿勢と一致していた場合の第１対象物ＷＫＡを点線Ｔ１０で表している。図８に示したように、第１対象物ＷＫＡの姿勢が保持姿勢と一致していない場合のみ、ロボット制御部４７は、制御点Ｔ１の上下方向における位置を変化させずに第１対象物ＷＫＡの姿勢を保持姿勢と一致させる。

ステップＳ１５５においてシャフトＳ１を回動させた場合も、前述したように、第１対象物ＷＫＡの水平方向における位置は、シャフトＳ１の加工精度や組付精度によって変化してしまう場合がある。しかし、姿勢補正処理によるシャフトＳ１の回動は、±５°の範囲に収まるため、第１対象物ＷＫＡの水平方向における位置が変化する量は、±１ｍｍの範囲に収まる。すなわち、この一例において、姿勢補正処理によるシャフトＳ１の回動によって当該位置は、変化していないものとして説明する。

ステップＳ１５５の処理が行われた後、ロボット制御部４７は、記憶部３２に予め記憶された嵌合位置姿勢情報を記憶部３２から読み出す。嵌合位置姿勢情報は、前述の嵌合位置及び嵌合姿勢を示す情報である。ロボット制御部４７は、読み出した嵌合位置姿勢情報と、ステップＳ１５０において算出した第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢と制御点Ｔ１の位置及び姿勢との相対的な位置及び姿勢とに基づいて、第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢を嵌合位置及び嵌合姿勢と一致させ、第１対象物ＷＫＡを第２対象物ＷＫＢと嵌合させ（ステップＳ１６０）、処理を終了する。

ここで、ステップＳ１６０の処理において、ロボット制御部４７は、第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢を嵌合位置及び嵌合姿勢と一致させる際、シャフトＳ１の第３軸ＡＸ３周りの回動角度を、ステップＳ１３０において制御点Ｔ１の位置及び姿勢が撮像位置Ｐ１及び撮像姿勢Ｗ１と一致していた場合におけるシャフトＳ１の第３軸ＡＸ３周りの回動角度に一致させる。

図９は、ステップＳ１３０において制御点Ｔ１の位置及び姿勢が撮像位置Ｐ１及び撮像姿勢Ｗ１と一致していた場合におけるシャフトＳ１の第３軸ＡＸ３周りの回動角度の一例を示す図である。図９に示した例では、制御点Ｔ１の位置が撮像位置Ｐ１と一致している場合のシャフトＳ１の第３軸ＡＸ３周りの回動角度は、角度θ１である。また、図９では、シャフトＳ１の第３軸ＡＸ３周りの回動角度は、第１対象物ＷＫＡに記された矢印の方向によって表されている。

ロボット制御部４７は、例えば、図９に示した状態からロボット１１の第２アームＡ１２と図示しない第１アームＡ１１を動作させて第１対象物ＷＫＡを水平方向に移動させ、更に上下動アクチュエーターを動作させて第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢が嵌合位置及び嵌合姿勢と一致させるまでの間、シャフトＳ１の第３軸ＡＸ３周りの回動角度を角度θ１のまま維持させる。

図１０は、ステップＳ１６０において第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢が嵌合位置及び嵌合姿勢と一致していた場合におけるシャフトＳ１の第３軸ＡＸ３周りの回動角度の一例を示す図である。図１０では、シャフトＳ１の第３軸ＡＸ３周りの回動角度は、第１対象物ＷＫＡに記された矢印の方向によって表されている。図１０に示したように、第１対象物ＷＫＡの位置が嵌合位置と一致している場合のシャフトＳ１の第３軸ＡＸ３周りの回動角度は、角度θ１のまま維持されている。なお、図９に示した状態から図１０に示した状態までの間において、シャフトＳ１の第３軸ＡＸ３周りの回動角度は、角度θ１から変化してもよい。

これにより、ロボット制御装置３０は、シャフトＳ１の第３軸ＡＸ３周りの回動による制御点Ｔ１の水平方向における位置の変化、すなわち第１対象物ＷＫＡの水平方向における位置の変化を抑制することができる。その結果、ロボット制御装置３０は、嵌合位置における第１対象物ＷＫＡの水平方向の位置ずれを抑制することができる。水平方向は、第２方向の一例である。

また、ロボットシステム１では、ステップＳ１６０の処理において第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢が嵌合位置及び嵌合姿勢と一致した際、第１対象物ＷＫＡの上下方向における位置が、ステップＳ１３０において第１対象物ＷＫＡが撮像装置２０によって撮像された際の第１対象物ＷＫＡの上下方向における位置と一致するように、第２対象物ＷＫＢの上下方向における位置を予め調整しておく。

図１１は、ステップＳ１６０の処理において第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢が嵌合位置及び嵌合姿勢と一致した際、第１対象物ＷＫＡの上下方向における位置の一例を示す図である。また、図１１は、第１対象物ＷＫＡを水平方向に向かって見た場合の図である。図１１において、第１対象物ＷＫＡは、第２対象物ＷＫＢと嵌合している。この状態において、第１対象物ＷＫＡの上下方向における位置は、撮像装置２０の上下方向における位置から高さＺ１だけ高くなる位置である。すなわち、この一例において、第１対象物ＷＫＡの位置及び姿勢が嵌合位置及び嵌合姿勢と一致した際、第１対象物ＷＫＡの上下方向における位置は、ステップＳ１３０において第１対象物ＷＫＡが撮像装置２０によって撮像された際の第１対象物ＷＫＡの上下方向における位置と一致する。

すなわち、ロボット１１は、この一例において、制御点Ｔ１の位置が撮像位置と一致している際の第１対象物ＷＫＡの位置における第１対象物ＷＫＡの撮像装置２０による撮像時から、当該位置と上下方向において等しい嵌合位置への第１対象物ＷＫＡの到達時までの間に、撮像装置２０により撮像された撮像画像に基づいて水平方向に第１対象物ＷＫＡを移動させる。これにより、ロボット１１は、第１対象物ＷＫＡの上下方向の移動に伴う第１対象物ＷＫＡの水平方向の位置ずれを抑制することができる。

以上のように、ロボット制御装置３０は、所定の作業として、コンテナＣＴＮに載置された第１対象物ＷＫＡを第２対象物ＷＫＢに嵌合させる作業をロボット１１に行わせる。なお、第１対象物ＷＫＡが複数ある場合、ステップＳ１６０の処理が１回行われた後において、ロボット制御装置３０は、再びステップＳ１１０〜ステップＳ１６０の処理を行う構成であってもよい。また、ロボット制御装置３０は、図９及び図１０において説明した処理と、図１１において説明した処理とのうちいずれか一方をステップＳ１６０において行う構成であってもよい。

以上説明したように、実施形態におけるロボット１１は、第１位置（この一例において、制御点Ｔ１の位置が撮像位置Ｐ１と一致している場合における第１対象物ＷＫＡの位置）における第１対象物（この一例において、第１対象物ＷＫＡ）の撮像装置（この一例において、撮像装置２０）による撮像時から、第１位置と第１方向（この一例において、上下方向）において等しい第２位置（この一例において、嵌合位置）への第１対象物の到達時までの間に、撮像装置により撮像された画像に基づいて第１方向と異なる第２方向（この一例において、水平方向）に第１対象物を移動させる。これにより、ロボット１１は、第１対象物の撮像時における第１方向の位置と第２位置への到達時における第１方向の位置を同一にする。その結果、ロボット１１は、第１対象物の第１方向の移動に伴う第１対象物の第２方向の位置ずれを抑制することができる。

また、ロボット１１は、第１対象物を、第１方向及び第２方向に移動可能な移動部（この一例において、支持台Ｂ１と、第１アームＡ１１と、第２アームＳ１２と、シャフトＳ１）により移動させる。これにより、ロボット１１は、移動部による第１対象物の第１方向の移動に伴う第１対象物の第２方向の位置ずれを抑制することができる。

また、ロボット１１は、第１アーム（この一例において、第１アームＡ１１）と、第２アーム（この一例において、第２アームＡ１２）と、作動軸（この一例において、シャフトＳ１）とによって第１対象物を第１方向及び第２方向に移動させる。これにより、ロボット１１は、第１アームと、第２アームと、作動軸とによる第１対象物の第１方向の移動に伴う第１対象物の第２方向の位置ずれを抑制することができる。

また、ロボット１１は、第１位置における第１対象物の撮像装置による撮像時における作動軸の第３軸ＡＸ３周りの回動角度を、第２位置への第１対象物の到達時における作動軸の第３軸ＡＸ３周りの回動角度と等しくする。これにより、ロボット１１は、作動軸の第３軸ＡＸ３周りの回動に伴う第１対象物の第２方向の位置ずれを抑制することができる。

また、ロボット１１は、第２位置において、第１対象物を第２対象物（この一例において、第２対象物ＷＫＢ）に接触させる。これにより、ロボットは、第１対象物を第２対象物に接触させる作業において、第１対象物の第１方向の移動に伴う第１対象物の第２方向の位置ずれを抑制することができる。

また、ロボット１１は、第２位置において、第１対象物を第２対象物に嵌合させる。これにより、ロボット１１は、第１対象物を第２対象物に嵌合させる作業において、第１対象物の第１方向の移動に伴う第１対象物の第２方向の位置ずれを抑制することができる。

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない限り、変更、置換、削除等されてもよい。

また、以上に説明した装置（例えば、ロボット制御装置３０）における任意の構成部の機能を実現するためのプログラムを、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピューターシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、ＯＳ（Operating System）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ（Compact Disk）−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリー（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピューターシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピューターシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

１…ロボットシステム、１１…ロボット１１…撮像装置、３０…ロボット制御装置、３１…ＣＰＵ、３２…記憶部、３３…入力受付部、３４…通信部、３５…表示部、３６…制御部、４０…撮像制御部、４１…画像取得部、４２…位置姿勢算出部、４３…ロボット制御部

Claims (8)

1. 第１位置における第１対象物の撮像装置による撮像時から、前記第１位置と第１方向において等しい第２位置への前記第１対象物の到達時までの間に、前記撮像装置により撮像された画像に基づいて前記第１方向と異なる第２方向に前記第１対象物を移動させる、
   ロボット。
2. 前記第１対象物を、前記第１方向及び前記第２方向に移動可能な移動部により移動させる、
   請求項１に記載のロボット。
3. 前記移動部は、
   支持台に支持され、第１軸周りに回動可能な第１アームと、
   前記第１アームに支持され、第２軸周りに回動可能な第２アームと、
   前記第２アームに支持され、前記第１方向に移動可能かつ第３軸周りに回動可能な作動軸と、
   を備える請求項２に記載のロボット。
4. 前記撮像時における前記作動軸の前記第３軸周りの回動角度を、前記到達時における前記作動軸の前記第３軸周りの回動角度と等しくする、
   請求項３に記載のロボット。
5. 前記第２位置において、前記第１対象物を第２対象物に接触させる、
   請求項１から４のうちいずれか一項に記載のロボット。
6. 前記第２位置において、前記第１対象物を第２対象物に嵌合させる、
   請求項５に記載のロボット。
7. 請求項１から６のうちいずれか一項に記載のロボットを制御する、
   ロボット制御装置。
8. 請求項１から６のうちいずれか一項に記載のロボットと、
   請求項７に記載のロボット制御装置と、
   前記撮像装置と、
   を備えるロボットシステム。

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