JP2017208043A - ロボットハンドの位置検出装置、ロボット装置、及び、ロボットハンドの位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像範囲の狭いカメラを用いて、ロボットハンドの位置を検出できるようにする。【解決手段】プロジェクタ１６からは、複数のピクセルによってそれぞれ形成される複数のグループの各々の基準位置を示す基準位置パターンが作業台２４の上面に向けて投影される。また、プロジェクタ１６からは、複数のグループのそれぞれの唯一性を示す唯一性パターンがパターンの内容を異ならせて作業台２４の上面に向けて複数回投影される。カメラ１８は、ロボットハンド３４に取り付けられ、プロジェクタ１６から投影されたパターンを撮像する。制御機器２０は、カメラ１８で撮像された基準位置パターンに基づいて、複数のグループのうち位置検出に利用するグループを決定する。また、制御機器２０は、カメラ１８で撮像された複数の唯一性パターンに基づいて、上記決定されたグループの基準位置を抽出し、ロボットハンド３４の絶対座標を算出する。【選択図】図１

Description

本願の開示する技術は、ロボットハンドの位置検出装置、ロボット装置、及び、ロボットハンドの位置検出方法に関する。

例えば、特許文献１に記載されているように、製造現場や作業現場等における作業を行うために、ロボットハンドが用いられることがある。このようなロボットハンドを用いた現場において、作業を正確に行うためには、ロボットハンドの位置精度が高いことが要求される。特許文献２、３には、対象物にパターンを投影し、このパターンに基づいて対象物の位置を検出する技術が開示されている。

特開２０１３−２０８６７２号公報 特開平５−１４９７１３号公報 特開平７−２６１９２０号公報

上記技術より、ロボットハンドが移動する作業領域にプロジェクタからパターンを投影し、このパターンをロボットハンドに搭載したカメラで撮像し、ロボットハンドの位置を検出する技術が想定される。

しかしながら、ロボットハンドにおけるカメラの搭載領域は、狭小であるため、撮像範囲の広いカメラをロボットハンドに搭載することは困難であり、カメラの撮像範囲には限度がある。一方、撮像範囲の狭いカメラを用いると、カメラで撮像できるパターンの範囲が制限されるため、ロボットハンドの位置を正確に検出することが困難になる。

本願の開示する技術は、上記事情に鑑みて成されたものであり、一つの側面として、撮像範囲の狭いカメラを用いて、ロボットハンドの位置を検出できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本願の開示する技術の一観点によれば、投影部と、撮像部と、決定部と、演算部とを備えるロボットハンドの位置検出装置が提供される。投影部は、複数のピクセルによってそれぞれ形成される複数のグループの各々の基準位置を示す基準位置パターンを作業領域に向けて投影する。また、投影部は、前記複数のグループのそれぞれの唯一性を示す唯一性パターンをパターンの内容を異ならせて前記作業領域に向けて複数回投影する。撮像部は、前記作業領域上を移動するロボットハンドに取り付けられ、前記投影部から投影されたパターンを撮像する。決定部は、前記撮像部で撮像された前記基準位置パターンに基づいて、前記複数のグループのうち位置検出に利用するグループを決定する。演算部は、前記撮像部で撮像された複数の前記唯一性パターンに基づいて、前記決定部にて決定された前記グループの基準位置を抽出し、前記ロボットハンドの絶対座標を算出する。

本願の開示する技術によれば、撮像範囲の狭いカメラを用いて、ロボットハンドの位置を検出することができる。

ロボット装置の全体構成の一例を示す図である。 制御機器の機能的な構成の一例を示すブロック図である。 プロジェクタから投影される画像と、画像に表示されるパターンに対応するデジタル信号のタイミングチャートの一例を示す図である。 複数のピクセルによって形成される一つのグループの一例を示す図である。 カメラの最小撮像範囲の一例を示す図である。 時間毎にパターンの内容が異なる複数の唯一性パターンの一例を示す図である。 制御機器のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 制御機器において実行される位置検出処理の一例を示すフローチャートである。 カメラの撮像範囲、カメラによって撮像された基準位置パターン、及び、基準位置ピクセルを中心にグルーピングされた複数のグループの一例を示す図である。 時間間隔を空けてカメラにて撮像された異なる二種類の唯一性パターンの一例を示す図である。 各唯一性ピクセルにおいて、異なる二種類の唯一性パターンがそれぞれデジタル信号に変換されるタイミングチャートの一例を示す図である。 信号処理部にて抽出された基準位置ピクセルと、カメラの中心の絶対座標との間の縦方向及び横方向のずれ量の一例を示す図である。 一つのグループを、一つのストローブ信号用ピクセルと、一つのクロック信号用ピクセルと、複数の唯一性ピクセルによって形成する第一変形例を説明する図である。 第一変形例における唯一性パターンをデジタル信号で表現したタイミングチャートである。 第二変形例における唯一性パターンをデジタル信号で表現したタイミングチャートである。

以下、本願の開示する技術の一実施形態を説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係るロボット装置３０は、ロボット１２と、ロボットコントローラ１４と、プロジェクタ１６と、カメラ１８と、制御機器２０と、アーチ部材２２と、作業台２４とを備える。プロジェクタ１６、カメラ１８、及び、制御機器２０は、ロボット１２に設けられた後述のロボットハンド３４の位置を検出する位置検出装置１０を構成する。

ロボット１２は、ロボットアーム３２と、ロボットハンド３４とを有する。ロボットアーム３２の基端部は、アーチ部材２２の上枠部に固定されている。ロボットアーム３２は、一例として、垂直多関節ロボットであり、各関節部に駆動部を有している。各駆動部は、ロボットコントローラ１４によって制御され、ロボットアーム３２は、各駆動部により駆動される。

ロボットハンド３４は、ロボットアーム３２の先端部に取り付けられている。作業台２４の上には、一例として、基板３６が載置されている。また、作業台２４の上には、基板３６に隣接して部品供給トレイ３８が設置されている。ロボットハンド３４は、ロボットアーム３２の駆動を伴って作業台２４の上を移動する。ロボットハンド３４は、部品供給トレイ３８から実装部品を取り出して、この実装部品を基板３６における所望の位置に搬送する等の作業を行う。作業台２４の上面は、「作業領域」の一例である。

本実施形態に係るロボット装置３０は、実装部材の搬送作業の他に、例えば、仕分け作業、塗装作業、溶接作業、ネジ締め作業、組立作業、検査作業、計測作業等の各種作業を行うことが可能である。

プロジェクタ１６は、アーチ部材２２の上枠部にロボットアーム３２と並んで固定されている。このプロジェクタ１６は、作業台２４の中央部の上方に位置している。プロジェクタ１６は、作業台２４の上面の全体にパターンが表示されるように、作業台２４の上面に向けて所定のパターンを投影する。

カメラ１８は、「撮像部」の一例であり、ロボットハンド３４に取り付けられている。ロボットハンド３４は、作業台２４の上面よりも小さいサイズで形成されており、カメラ１８は、ロボットハンド３４よりも小さいサイズで形成されている。このカメラ１８は、プロジェクタ１６から投影されたパターンを撮像する。このカメラ１８には、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサ等が用いられる。

制御機器２０は、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ等の各種コンピュータにより実現される。図２に示されるように、この制御機器２０は、機能部別には、位置データ格納部４２と、パターン制御部４４と、画像処理部４６と、信号処理部４８と、演算部５０と、カウント部５２とを有する。

位置データ格納部４２は、データベースであり、この位置データ格納部４２には、絶対位置データが格納されている。パターン制御部４４は、プロジェクタ１６と共に、投影部５４を構成している。パターン制御部４４は、位置データ格納部４２に格納されている絶対位置データに基づいて、プロジェクタ１６が投影するパターンを制御する。画像処理部４６は、カメラ１８にて撮像されたパターンを読み取って画像処理し、信号処理部４８は、画像処理部４６にて得られた画像処理データをデジタル信号に変換して位置データを抽出する。

演算部５０は、信号処理部４８にて抽出された位置データと、位置データ格納部４２に格納されている絶対位置データとを照合し、カメラ１８の中心の絶対座標を算出する。後に詳述するようにプロジェクタ１６から投影されるパターンには、唯一性パターンと称される複数回投影されるパターンがある。カウント部５２は、この唯一性パターンの撮像回数をカウントする。

図３には、プロジェクタ１６から投影される画像６０が示されている。本実施形態では、一例として、画像の画素数を、縦４８０pixel×横６４０pixelとする。上述のプロジェクタ１６には、単板式のものが使用されており、画像６０には、各ピクセル６２の点灯及び消灯によりパターンが表示される。各ピクセル６２の点灯は、デジタル信号の１に割り当てられ、各ピクセル６２の消灯は、デジタル信号の０に割り当てられる。

プロジェクタ１６から投影される画像６０の中には、複数のグループが含まれる。図４には、一つのグループ６４が示されている。本実施形態において、一つのグループ６４は、縦３pixel×横３pixelの合計９個のピクセル６２によって形成される。プロジェクタ１６から投影される画像には、式（１）、（２）より、縦方向に１６０個のグループ、横方向に２１３個のグループが含まれる。したがって、プロジェクタ１６から投影される画像には、式（３）より、３４０８０個のグループが含まれる。

４８０／３＝１６０ ・・・（１）
６４０／３＝２１３．３３３３ ・・・（２）
１６０×２１３＝３４０８０ ・・・（３）

本実施形態において、プロジェクタ１６から投影されるパターンは、基準位置パターンと、唯一性パターンとに区別される。基準位置パターンは、図４に示される各グループ６４の基準位置ピクセルＣによって表示される。一方、唯一性パターンは、ランダムなパターンであり、図４に示される各グループ６４の唯一性ピクセルＤ０〜Ｄ８によって表示される。各グループ６４を形成する複数のピクセル６２の中心に位置するピクセル６２は、基準位置パターンを表示する場合には基準位置ピクセルＣとして機能し、唯一性パターンを表示する場合には唯一性ピクセルＤ４として機能する。

各グループ６４の中心に位置するピクセル６２は、当該グループの基準位置に相当し、各グループ６４には、当該グループの基準位置毎に絶対座標が割り当てられている。この絶対座標は、唯一性パターンにより表現される。各グループ６４の絶対座標である絶対位置データは、上述の如く位置データ格納部４２（図２参照）に格納されている。この絶対位置データには、異なる二種類の唯一性パターンをデジタル信号に変換することにより得られる位置データと、各グループ６４の基準位置ピクセルＣの位置との関係が含まれる。本実施形態では、一例として、プロジェクタ１６から投影される画像の画素数は、縦４８０pixel×横６４０pixelであるので、位置データ格納部４２には、３４０８０個の位置データが格納されている。

各グループ６４の中心に位置するピクセル６２を基準位置ピクセルＣとし、かつ、一つのグループ６４における縦横のピクセル数をｎとする場合、縦横２ｎ−１個以上ずつのピクセルがカメラ１８の撮像範囲にあることが要求される。本実施形態では、一つのグループにおける縦横のピクセル数を３としているので、図５に示されるように、縦横５個以上のピクセル６２がカメラ１８の撮像範囲６６にあることが要求される。これは、カメラ１８が作業台２４の上面上のどの位置にあっても、中心に基準位置ピクセルＣを有するグループ６４（縦横３個ずつの計９個のピクセル）がカメラ１８の撮像範囲６６に少なくとも一つ含まれるようにするためである。

ロボットハンド３４の各位置を検出するには、図６に示されるように、時間毎にパターンの内容が異なる複数の唯一性パターンが使用される。図６には、一例として、３つの唯一性パターン（パターン１〜３）が示されている。一つのグループ６４は、９個のピクセル６２によって形成されるため、一つのグループ６４で表現される位置データは、２^９＝５１２個である。

本実施形態では、プロジェクタ１６から投影される唯一性パターンに３４０８０個のグループが含まれるため、３４０８０個以上の位置データを確保するために、（２^９）^２＝２６２１４４＞３４０８０より、二種類の唯一性パターンを使用する。このように、プロジェクタ１６から投影される唯一性パターン（画像）に含まれるグループ数よりも、複数の唯一性パターンで表現される位置データ（座標）の総数が多くなるように、唯一性パターンの使用数が設定される。唯一性パターンの使用数が増えると、所望の位置データの量が拡充する。

図７に示されるように、上述の制御機器２０は、ハードウェア構成としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７２と、一時記憶領域としてのメモリ７４と、不揮発性の記憶部７６と、入出力Ｉ／Ｆ（Interface）７８を備える。入出力Ｉ／Ｆ７８には、キーボード及びディスプレイ等の入出力装置８０に加えて、上述のロボットコントローラ１４、プロジェクタ１６、及び、カメラ１８が接続される。ＣＰＵ７２、メモリ７４、記憶部７６、及び、入出力Ｉ／Ｆ７８は、バス８２を介して互いに接続される。

記憶部７６は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（solid state drive）、フラッシュメモリ等によって実現される。この記憶部７６には、上述の位置データ格納部４２が設けられている。また、記憶部７６には、位置検出プログラム８４が記憶されている。ＣＰＵ７２は、位置検出プログラム８４を記憶部７６から読み出してメモリ７４に展開し、位置検出プログラム８４を実行する。

上述のパターン制御部４４、画像処理部４６、信号処理部４８、演算部５０、及び、カウント部５２（図２参照）は、ＣＰＵ７２が位置検出プログラム８４中の所定のプロセスを実行することで実現される。後述するように、画像処理部４６は、「決定部」として機能する。メモリ７４には、カウンタ８６が設けられている。

次に、上述のロボット装置３０におけるロボットハンド３４の位置検出方法の一例について説明する。

図１に示される制御機器２０は、ロボットアーム３２が駆動してロボットハンド３４の位置が変更される毎に、図８に示される位置検出処理を実行する。以下の説明において、ロボット装置３０の構成要素については、図１を参照し、制御機器２０の機能的な構成要素については、図２を参照し、制御機器２０のハードウェア構成については、図７を参照し、各ステップの内容については、図８を参照することにする。

ステップＳ１では、パターン制御部４４が、プロジェクタ１６を制御し、プロジェクタ１６から作業台２４の上面に向けて基準位置パターンを投影させる。基板３６の上方には、カメラ１８を搭載したロボットハンド３４が位置しており、カメラ１８は、作業台２４の上面の全体に亘って投影された基準位置パターンの一部を撮像する。

本例では、図９の（Ａ）に示されるように、カメラ１８の撮像範囲６６は、一例として、縦横６個ずつのピクセル６２を含むように設定されている。図９の（Ｂ）には、カメラ１８によって撮像された基準位置パターンが示されている。基準位置パターンは、各グループの基準位置ピクセルＣによって表示される。

ステップＳ２では、画像処理部４６が、カメラ１８にて撮像された基準位置パターンを読み取って画像処理する。ステップＳ３では、画像処理部４６が、基準位置パターンに含まれる基準位置ピクセルＣの位置を検出する。

ステップＳ４では、画像処理部４６が、「決定部」として機能し、カメラ１８で撮像された基準位置パターンに基づいて、複数のグループのうち位置検出に利用するグループを決定する。図９の（Ｃ）には、基準位置ピクセルＣを中心にグルーピングされた複数のグループ６４が示されている。画像処理部４６は、複数のグループ６４の中から任意のグループを位置検出に利用するグループとして決定する。図９の（Ｃ）には、一例として、位置検出に利用するグループ６４が、ハッチングを施した状態で示されている。

ステップＳ５では、カウント部５２が、カウンタ８６の値を初期化する。ステップＳ６では、カウント部５２が、カウンタ８６の値を１つカウントアップする。

ステップＳ７では、パターン制御部４４が、位置データ格納部４２に格納されている絶対位置データに基づいて、プロジェクタ１６に投影信号を出力し、プロジェクタ１６から作業台２４の上面に向けて唯一性パターンを投影させる。基板３６の上方には、カメラ１８を搭載したロボットハンド３４が位置しており、カメラ１８は、作業台２４の上面の全体に亘って投影された唯一性パターンの一部を撮像する。プロジェクタ１６から投影される唯一性パターンは、カメラ１８の位置情報を示すランダムパターンであり、カメラ１８によって撮像される唯一性パターンの一部は、ロボットハンド３４の位置、すなわち、カメラ１８の位置によって異なる。

ステップＳ８では、画像処理部４６が、カメラ１８にて撮像された唯一性パターンを読み取って画像処理する。カメラ１８は、上述のステップＳ７にてパターン制御部４４から出力された投影信号に同期して唯一性パターンを撮像する。また、画像処理部４６は、上述のステップＳ７にてパターン制御部４４から出力された投影信号（パターン変更信号）に同期して唯一性パターンを読み取る。

ステップＳ９では、カウント部５２が、カウンタ８６の値が２以上であるか判断する。カウンタ８６の値が２未満である場合には、上述のステップＳ６〜ステップＳ８が再度実行される。これにより、パターンが異なる二種類の唯一性パターンが時間間隔を空けて基板３６に投影される。このパターンが異なる二種類の唯一性パターンは、カメラ１８にて順次撮像される。

図１０には、時間間隔を空けてカメラ１８にて撮像された異なる二種類の唯一性パターン（パターン１、２）が示されている。この図１０に示される二種類の唯一性パターンは、一つのグループにおけるパターンを示している。一つのグループにおいて、異なる二種類の唯一性パターンは、複数の唯一性ピクセルＤ０〜Ｄ８によって表示される。画像処理部４６は、異なる二種類の唯一性パターンを読み取って画像処理する。そして、カウンタ８６の値が２以上になると、ステップＳ１０に移行する。

ステップＳ１０では、信号処理部４８が、上述の画像処理部４６にて決定されたグループについて、異なる二種類の唯一性パターンをそれぞれデジタル信号に変換し、位置データ（パターンデータ）を抽出する。

図１１には、各唯一性ピクセルＤｎにおいて、異なる二種類の唯一性パターンがそれぞれデジタル信号に変換されるタイミングチャートが示されている。位置データ信号（Ｄｎ）は、唯一性ピクセルＤｎの点灯及び消灯に対応している。図１１に示されるように、異なる二種類の唯一性パターンの時間軸の推移としては、パターン１、パターン２、パターン無しを１周期としている。

ステップＳ１１では、演算部５０が、上述のステップＳ１０において信号処理部４８にて抽出された位置データと、位置データ格納部４２に格納されている絶対位置データとを照合する。

ステップＳ１２では、演算部５０が、上記照合の結果から、上述の決定されたグループの基準位置ピクセルの位置を抽出する。この基準位置ピクセルの位置は、各グループの基準位置に相当する。図１２の（Ａ）には、このようにして抽出された基準位置ピクセルＣが示されている。この抽出された基準位置ピクセルＣの位置と、カメラ１８の中心１８Ａの絶対座標との間には、ずれが生じている。

ステップＳ１３では、演算部５０が、抽出された基準位置ピクセルＣの位置に基づいて、ロボットハンド３４の絶対座標を算出する。具体的には、図１２の（Ｂ）に示されるように、上述の抽出された基準位置ピクセルＣの位置と、カメラ１８の中心１８Ａの絶対座標との間の縦方向及び横方向のずれ量Ｘ_pix、Ｙ_pixに基づいて、カメラ１８の中心１８Ａの絶対座標、すなわち、ロボットハンド３４の絶対座標が算出される。

本例では、以上の要領で、ロボットハンド３４の位置が変更される毎に、ロボットハンド３４の絶対座標が算出される。このようにして得られた複数の絶対座標は、メモリ７４に記憶される。なお、ロボットハンド３４の各位置について上記位置検出処理を複数回実施すると共に、このようにして得られた複数の絶対座標の差分を抽出し、誤検出を防止するようにしても良い。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

先ず、本実施形態の作用及び効果を明確にするために、比較例について説明する。比較例としては、１種類の唯一性パターンを使用する場合が想定される。１種類の唯一性パターンを使用する場合、縦４８０pixel×横６４０pixelの画像に対して３４０８０個の位置データを確保するには、２^１６＝６５５３６＞３４０８０より、一つのグループを縦４pixel×横４pixelの合計１６個のピクセルで形成する必要がある。また、この場合、縦横７個以上ずつのピクセルがカメラ１８の撮像範囲にあることが要求される。

したがって、カメラの撮像範囲を広くする必要があるが、ロボットハンドにおけるカメラの搭載領域は、狭小であるため、撮像範囲の広いカメラをロボットハンドに搭載することは困難であり、カメラの撮像範囲には限度がある。一方、縦横７個のピクセルより撮像範囲が狭いカメラを用いると、カメラで撮像できるパターンの範囲が制限されるため、ロボットハンドの位置を正確に検出することが困難になる。

これに対し、本実施形態では、複数のグループのそれぞれの唯一性を示す唯一性パターンをパターンの内容を異ならせて作業領域に向けて複数回投影する。したがって、カメラ１８の撮像範囲が限定された狭い範囲である場合でも、カメラ１８で複数回撮像した唯一性パターンから各グループの位置情報（唯一性）を得ることができる。これにより、撮像範囲の狭いカメラ１８を用いて、ロボットハンド３４の位置を検出することができる。

しかも、各グループの唯一性を確保するためには、パターンの内容を異ならせた唯一性パターンを複数回投影すれば足りる。したがって、例えば、ロボットハンド３４の移動毎にラインカメラを走査してロボットハンドの位置を検出する方法等に比して、ロボットハンド３４の位置検出に要する時間を短縮することができる。

また、複数のピクセルのうち基準位置パターンを表示する基準位置ピクセルは、各グループを形成する複数のピクセルの中心に位置する。したがって、基準位置ピクセルが隣接するグループに接しないので、各基準位置ピクセルがどのグループに属するかと言うことを明確に区別することができる。

また、各グループは、縦横ｎ個ずつの複数のピクセルによって形成され、カメラ１８の撮像範囲は、縦横２ｎ−１個以上ずつの複数のピクセルを撮像するように設定されている。これにより、カメラ１８が作業領域のどの位置にあっても、中心に基準位置ピクセルを有するグループがカメラ１８の撮像範囲に少なくとも一つ含まれるようにすることができる。

また、プロジェクタ１６から投影される唯一性パターン（画像）に含まれるグループの総数よりも、複数の唯一性パターンで表現される位置データ（座標）の総数が多くなるように、唯一性パターンが複数回投影される。これにより、カメラ１８で複数回撮像した唯一性パターンから各グループの位置情報（唯一性）を確実に得ることができる。

次に、上記実施形態に記載された以外に採用し得る変形例について説明する。

（第一変形例）
図１３には、第一変形例における一つのグループ６４が示されている。第一変形例において、一つのグループ６４は、一つのストローブ信号用ピクセルＳと、一つのクロック信号用ピクセルＣと、複数の唯一性ピクセルＤ０〜Ｄ６によって形成される。

図１４には、第一変形例における唯一性パターンをデジタル信号で表現したタイミングチャートが示されている。ストローブ信号（Ｓ）は、ストローブ信号用ピクセルＳの点灯及び消灯に対応し、クロック信号（Ｃ）は、クロック信号用ピクセルＣの点灯及び消灯に対応し、複数の位置データ信号（Ｄｎ）は、複数の唯一性ピクセルＤ０〜Ｄ６の点灯及び消灯に対応する。パターン制御部４４は、図１４に示されるタイミングチャートに従って唯一性パターンをプロジェクタ１６から投影させる。

この第一変形例において、ストローブ信号（Ｓ）は、情報の開始点を指示し、クロック信号（Ｃ）は、情報取得タイミングを指示する。ストローブ信号（Ｓ）及びクロック信号（Ｃ）は、ステータス情報を表している。複数の位置データ信号（Ｄｎ）には、位置情報が付与されており、複数の位置データ信号（Ｄｎ）は、各グループの位置情報を表す。

この第一変形例では、一例として、ストローブ信号（Ｓ）の立下りで、プロジェクタ１６から唯一性パターンが投影されると共に、カメラ１８で唯一性パターンが撮像される。また、クロック信号（Ｃ）の立上り時に、複数の唯一性ピクセルＤ０〜Ｄ６によって表示される唯一性パターン（複数の位置データ信号（Ｄｎ）の値）が、画像処理部４６によって読み取られる。このときの画像処理部４６は、「読取部」として機能する。さらに、クロック信号（Ｃ）の立下り時に、パターン制御部４４における複数の位置データ信号（Ｄｎ）の値が変更される。

なお、この第一変形例では、複数の唯一性ピクセルＤ０〜Ｄ６の数が７個であるため、３４０８０個以上の位置データを確保するために、（２^７）^３＝２０９７１５２＞３４０８０より、三種類の唯一性パターンを使用する。

この第一変形例によれば、プロジェクタ１６から投影される唯一性パターンに画像処理部４６の読取タイミングを指示するステータス情報が含まれている。したがって、プロジェクタ１６から投影される唯一性パターン（画像）によって画像処理部４６における唯一性パターンの読取タイミングを制御することができる。これにより、上記実施形態のステップＳ８のように、画像処理部４６が、パターン制御部４４から出力された投影信号（パターン変更信号）に同期して唯一性パターンを読み取る必要性を無くすことができる。

（第二変形例）
上記実施形態では、プロジェクタ１６として、単板式のものが使用されているが、第二変形例では、プロジェクタ１６として、三板式のものが使用される。三板式のプロジェクタ１６が使用されることにより、赤、青、緑のそれぞれの明滅が独立して制御され、プロジェクタ１６からは、複数の色で唯一性パターンが投影される。図１５には、第二変形例における唯一性パターンをデジタル信号で表現したタイミングチャートが示されている。

この第二変形例によれば、三板式のプロジェクタ１６を使用することにより、赤、青、緑のそれぞれの明滅を独立して制御することができるため、単板式のプロジェクタ１６を使用する場合に比して、１回の唯一性パターンあたりに２^２倍のデータ送信（多重化）が可能になる。これにより、１周期あたりの唯一性パターンの切り替え回数を減少でき、ロボットハンド３４の位置検出に要する時間をさらに短縮することができる。

（その他の変形例）
上記実施形態において、複数のピクセルのうち基準位置パターンを表示する基準位置ピクセルは、各グループを形成する複数のピクセルの中心に位置する。しかしながら、複数のピクセルのうち基準位置パターンを表示する基準位置ピクセルは、各グループの中心以外の位置のピクセルでも良い。

また、上記実施形態では、一例として、プロジェクタ１６から投影される画像の画素数は、縦４８０pixel×横６４０pixelであるが、縦４８０pixel×横６４０pixel以外でも良い。

また、上記実施形態において、一つのグループは、縦３pixel×横３pixelの合計９個のピクセルによって形成されているが、一つのグループを形成する縦横のｎ数は、３より大きくても良い。

また、上記実施形態において、ロボットアーム３２には、垂直多関節式のロボットが適用されているが、パラレルリンク式のロボットが適用されても良い。

また、上記実施形態において、パターン制御部４４、画像処理部４６、信号処理部４８、演算部５０、及び、カウント部５２は、ＣＰＵ７２が位置検出プログラム８４中の所定のプロセスを実行することで実現される。しかしながら、パターン制御部４４、画像処理部４６、信号処理部４８、演算部５０、及び、カウント部５２は、例えば、半導体集積回路、より詳しくはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等で実現されても良い。

以上、本願の開示する技術の一実施形態について説明したが、本願の開示する技術は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

なお、上述の本願の開示する技術の一実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
複数のピクセルによってそれぞれ形成される複数のグループの各々の基準位置を示す基準位置パターンを作業領域に向けて投影すると共に、前記複数のグループのそれぞれの唯一性を示す唯一性パターンをパターンの内容を異ならせて前記作業領域に向けて複数回投影する投影部と、
前記作業領域上を移動するロボットハンドに取り付けられ、前記投影部から投影されたパターンを撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された前記基準位置パターンに基づいて、前記複数のグループのうち位置検出に利用するグループを決定する決定部と、
前記撮像部で撮像された複数の前記唯一性パターンに基づいて、前記決定部にて決定された前記グループの基準位置を抽出し、前記ロボットハンドの絶対座標を算出する演算部と、
を備えるロボットハンドの位置検出装置。
（付記２）
前記投影部は、前記複数のピクセルのうち前記基準位置パターンを表示する基準位置ピクセルが、各前記グループを形成する前記複数のピクセルの中心に位置するように、前記基準位置パターンを投影する、
付記１に記載のロボットハンドの位置検出装置。
（付記３）
各前記グループは、縦横ｎ個ずつの複数のピクセルによって形成され、
前記撮像部は、縦横２ｎ−１個以上ずつの複数のピクセルを撮像する、
付記２に記載のロボットハンドの位置検出装置。
（付記４）
前記投影部は、前記投影部から投影される前記唯一性パターンに含まれる前記グループの総数よりも、複数の前記唯一性パターンで表現される位置データの総数が多くなるように、前記唯一性パターンを複数回投影する、
付記１〜付記３のいずれか一項に記載のロボットハンドの位置検出装置。
（付記５）
前記演算部は、前記決定部にて決定された前記グループの基準位置から、前記撮像部の中心の絶対座標を算出し、該絶対座標を前記ロボットハンドの絶対座標とする、
付記１〜付記４のいずれか一項に記載のロボットハンドの位置検出装置。
（付記６）
前記撮像部で撮像された前記唯一性パターンを読み取る読取部をさらに備え、
前記投影部は、前記読取部の読取タイミングを指示するステータス情報を含む唯一性パターンを前記唯一性パターンとして投影する、
付記１〜付記５のいずれか一項に記載のロボットハンドの位置検出装置。
（付記７）
前記投影部は、前記唯一性パターンを複数の色で投影する、
付記１〜付記６のいずれか一項に記載のロボットハンドの位置検出装置。
（付記８）
作業領域上を移動するロボットハンドを有するロボットと、
前記ロボットハンドの位置を検出する位置検出装置と、
を備え、
前記位置検出装置は、
複数のピクセルによってそれぞれ形成される複数のグループの各々の基準位置を示す基準位置パターンを作業領域に向けて投影すると共に、前記複数のグループのそれぞれの唯一性を示す唯一性パターンをパターンの内容を異ならせて前記作業領域に向けて複数回投影する投影部と、
前記ロボットハンドに取り付けられ、前記投影部から投影されたパターンを撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された前記基準位置パターンに基づいて、前記複数のグループのうち位置検出に利用するグループを決定する決定部と、
前記撮像部で撮像された複数の前記唯一性パターンに基づいて、前記決定部にて決定された前記グループの基準位置を抽出し、前記ロボットハンドの絶対座標を算出する演算部と、
を有するロボット装置。
（付記９）
コンピュータに、
複数のピクセルによってそれぞれ形成される複数のグループの各々の基準位置を示す基準位置パターンを投影部から作業領域に向けて投影し、
前記作業領域上を移動するロボットハンドに取り付けられた撮像部で、前記投影部から投影された基準位置パターンを撮像し、
前記複数のグループのそれぞれの唯一性を示す唯一性パターンをパターンの内容を異ならせて前記投影部から前記作業領域に向けて複数回投影し、
前記撮像部で、前記投影部から投影された複数の前記唯一性パターンを撮像し、
前記撮像部で撮像された前記基準位置パターンに基づいて、前記複数のグループのうち位置検出に利用するグループを決定し、
前記撮像部で撮像された複数の前記唯一性パターンに基づいて、前記決定された前記グループの基準位置を抽出し、前記ロボットハンドの絶対座標を算出する、
ことを含む処理を実行させるロボットハンドの位置検出方法。
（付記１０）
前記複数のピクセルのうち前記基準位置パターンを表示する基準位置ピクセルが、各前記グループを形成する前記複数のピクセルの中心に位置するように、前記投影部から前記基準位置パターンを投影する、
付記９に記載のロボットハンドの位置検出方法。
（付記１１）
各前記グループを、縦横ｎ個ずつの複数のピクセルによって形成し、
前記撮像部で、縦横２ｎ−１個以上ずつの複数のピクセルを撮像する、
付記１０に記載のロボットハンドの位置検出方法。
（付記１２）
前記投影部から投影される前記唯一性パターンに含まれる前記グループの総数よりも、複数の前記唯一性パターンで表現される位置データの総数が多くなるように、前記投影部から前記唯一性パターンを複数回投影する、
付記９〜付記１１のいずれか一項に記載のロボットハンドの位置検出方法。
（付記１３）
前記決定された前記グループの基準位置から、前記撮像部の中心の絶対座標を算出し、該絶対座標を前記ロボットハンドの絶対座標とする、
付記９〜付記１２のいずれか一項に記載のロボットハンドの位置検出方法。
（付記１４）
前記撮像部で撮像された前記唯一性パターンの読取タイミングを指示するステータス情報を含む唯一性パターンを前記唯一性パターンとして前記投影部から投影する、
付記９〜付記１３のいずれか一項に記載のロボットハンドの位置検出方法。
（付記１５）
前記投影部から前記唯一性パターンを複数の色で投影する、
付記９〜付記１４のいずれか一項に記載のロボットハンドの位置検出方法。

１０ 位置検出装置
１２ ロボット
１４ ロボットコントローラ
１６ プロジェクタ
１８ カメラ（撮像部）
２０ 制御機器（コンピュータ）
３０ ロボット装置
３４ ロボットハンド
４２ 位置データ格納部
４４ パターン制御部
４６ 画像処理部（決定部、読取部）
４８ 信号処理部
５０ 演算部
５２ カウント部
５４ 投影部
７２ ＣＰＵ

Claims (6)

1. 複数のピクセルによってそれぞれ形成される複数のグループの各々の基準位置を示す基準位置パターンを作業領域に向けて投影すると共に、前記複数のグループのそれぞれの唯一性を示す唯一性パターンをパターンの内容を異ならせて前記作業領域に向けて複数回投影する投影部と、
   前記作業領域上を移動するロボットハンドに取り付けられ、前記投影部から投影されたパターンを撮像する撮像部と、
   前記撮像部で撮像された前記基準位置パターンに基づいて、前記複数のグループのうち位置検出に利用するグループを決定する決定部と、
   前記撮像部で撮像された複数の前記唯一性パターンに基づいて、前記決定部にて決定された前記グループの基準位置を抽出し、前記ロボットハンドの絶対座標を算出する演算部と、
   を備えるロボットハンドの位置検出装置。
2. 前記投影部は、前記複数のピクセルのうち前記基準位置パターンを表示する基準位置ピクセルが、各前記グループを形成する前記複数のピクセルの中心に位置するように、前記基準位置パターンを投影する、
   請求項１に記載のロボットハンドの位置検出装置。
3. 各前記グループは、縦横ｎ個ずつの複数のピクセルによって形成され、
   前記撮像部は、縦横２ｎ−１個以上ずつの複数のピクセルを撮像する、
   請求項２に記載のロボットハンドの位置検出装置。
4. 前記投影部は、前記投影部から投影される前記唯一性パターンに含まれる前記グループの総数よりも、複数の前記唯一性パターンで表現される位置データの総数が多くなるように、前記唯一性パターンを複数回投影する、
   請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のロボットハンドの位置検出装置。
5. 作業領域上を移動するロボットハンドを有するロボットと、
   前記ロボットハンドの位置を検出する位置検出装置と、
   を備え、
   前記位置検出装置は、
   複数のピクセルによってそれぞれ形成される複数のグループの各々の基準位置を示す基準位置パターンを作業領域に向けて投影すると共に、前記複数のグループのそれぞれの唯一性を示す唯一性パターンをパターンの内容を異ならせて前記作業領域に向けて複数回投影する投影部と、
   前記ロボットハンドに取り付けられ、前記投影部から投影されたパターンを撮像する撮像部と、
   前記撮像部で撮像された前記基準位置パターンに基づいて、前記複数のグループのうち位置検出に利用するグループを決定する決定部と、
   前記撮像部で撮像された複数の前記唯一性パターンに基づいて、前記決定部にて決定された前記グループの基準位置を抽出し、前記ロボットハンドの絶対座標を算出する演算部と、
   を有するロボット装置。
6. コンピュータに、
   複数のピクセルによってそれぞれ形成される複数のグループの各々の基準位置を示す基準位置パターンを投影部から作業領域に向けて投影し、
   前記作業領域上を移動するロボットハンドに取り付けられた撮像部で、前記投影部から投影された基準位置パターンを撮像し、
   前記複数のグループのそれぞれの唯一性を示す唯一性パターンをパターンの内容を異ならせて前記投影部から前記作業領域に向けて複数回投影し、
   前記撮像部で、前記投影部から投影された複数の前記唯一性パターンを撮像し、
   前記撮像部で撮像された前記基準位置パターンに基づいて、前記複数のグループのうち位置検出に利用するグループを決定し、
   前記撮像部で撮像された複数の前記唯一性パターンに基づいて、前記決定された前記グループの基準位置を抽出し、前記ロボットハンドの絶対座標を算出する、
   ことを含む処理を実行させるロボットハンドの位置検出方法。