JP2019084609A - ロボット制御装置、ロボットおよびロボットシステム - Google Patents

ロボット制御装置、ロボットおよびロボットシステム Download PDF

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Abstract

【課題】ロボットが対象物の輪郭の部分に対して作業を行うためのロボットの動作プログラムを作業者が容易に作成することができるロボット制御装置、ロボットおよびロボットシステムを提供すること。【解決手段】ロボットを制御するロボット制御装置であって、撮像部が撮像した対象物の画像に基づいて、前記対象物の輪郭を抽出し、前記輪郭に対応する点列を生成し、前記点列の座標を前記ロボットに設定されている座標系における座標に変換する制御部を備えることを特徴とするロボット制御装置。また、ロボットを制御するロボット制御装置であって、撮像部が撮像した対象物の画像と予め定められた指示とに基づいて、前記対象物の輪郭を抽出し、前記輪郭に対応する点列を生成し、前記点列の座標を前記ロボットに設定されている座標系における座標に変換する制御部を備えることを特徴とするロボット制御装置。【選択図】図1

Description

本発明は、ロボット制御装置、ロボットおよびロボットシステムに関するものである。
基台と、複数のアーム(リンク)を有するロボットアームとを備えるロボットが知られている。ロボットアームの隣り合う2つのアームのうちの一方のアームは、関節部を介して、他方のアームに回動可能に連結され、最も基端側(最も上流側)のアームは、関節部を介して、基台に回動可能に連結されている。関節部はモーターにより駆動され、その関節部の駆動により、アームが回動する。また、最も先端側(最も下流側)のアームには、エンドエフェクターとして、例えば、着脱可能にハンドが装着される。そして、ロボットは、例えば、ハンドで対象物を把持し、その対象物を所定の場所へ移動させ、組立等の所定の作業を行う。また、このようなロボットの動作(駆動)は、ロボット制御装置により制御される。
また、特許文献1には、対象物のバリを除去するバリ取りツールと、バリ取りツールを移動させるロボットと、視覚センサーと、力センサーとを備えるバリ取り装置が開示されている。特許文献1に記載されたバリ取り装置では、対象物の3次元データに基づいて、対象物のバリを除去する部位の形状データおよびバリ取りツールの姿勢に関する情報が予め取得されており、その形状データおよびバリ取りツールの姿勢に関する情報に基づいて、ロボットの動作プログラムが作成される。
特開2015−134407号公報
ロボットの動作プログラムは、通常、作業者が作成する。すなわち、決まりきった動作プログラムでは、実際の複雑な環境には対応できないため、特許文献1では、ユーザーは、複雑な処理フローを実行し、様々な制約や工夫をして動作プログラムを作成する。しかしながら、ユーザーが前記複雑な処理フローを実行して動作プログラムを作成するのは困難である。また、決まりきった動作プログラムをユーザーに提供するのは、ロボットの利点である汎用性を妨げることになる。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
本発明のロボット制御装置は、ロボットを制御するロボット制御装置であって、
撮像部が撮像した対象物の画像に基づいて、前記対象物の輪郭を抽出し、前記輪郭に対応する点列を生成し、前記点列の座標を前記ロボットに設定されている座標系における座標に変換する制御部を備えることを特徴とする。
このようなロボット制御装置によれば、対象物の輪郭に対応する点列の座標をロボットに設定されている座標系における座標に変換するので、ロボットが対象物の輪郭の部分に対して作業を行うためのロボットの動作プログラムを容易に作成することができる。
本発明のロボット制御装置は、ロボットを制御するロボット制御装置であって、
撮像部が撮像した対象物の画像と予め定められた指示とに基づいて、前記対象物の輪郭を抽出し、前記輪郭に対応する点列を生成し、前記点列の座標を前記ロボットに設定されている座標系における座標に変換する制御部を備えることを特徴とする。
このようなロボット制御装置によれば、対象物の輪郭に対応する点列の座標をロボットに設定されている座標系における座標に変換するので、ロボットが対象物の輪郭の部分に対して作業を行うためのロボットの動作プログラムを容易に作成することができる。
本発明のロボット制御装置では、前記点列は、前記輪郭よりも前記輪郭の重心側に配置されていることが好ましい。
これにより、対象物の輪郭よりも輪郭の重心側の部分に対して作業を行うことができる。
本発明のロボット制御装置では、前記点列は、前記輪郭よりも前記輪郭の重心と反対側に配置されていることが好ましい。
これにより、対象物の輪郭よりも輪郭の重心と反対側の部分に対して作業を行うことができる。
本発明のロボット制御装置では、前記制御部は、前記輪郭を抽出する際は、前記輪郭を点群として抽出することが好ましい。
これにより、対象物の輪郭に対応する点列の生成を容易に行うことができる。
本発明のロボット制御装置では、前記制御部は、前記輪郭を抽出する際は、前記輪郭の一部を抽出することが好ましい。
これにより、対象物の輪郭の部分の一部に対して作業を行うことができる。
本発明のロボットは、ロボットアームを有し、
本発明のロボット制御装置により制御されることを特徴とする。
このようなロボットによれば、ロボット制御装置の制御により、適切な動作を行うことができる。
本発明のロボットシステムは、ロボットと、
前記ロボットを制御する本発明のロボット制御装置と、を備えることを特徴とする。
このようなロボットシステムによれば、対象物の輪郭に対応する点列の座標をロボットに設定されている座標系における座標に変換するので、ロボットが対象物の輪郭の部分に対して作業を行うためのロボットの動作プログラムを容易に作成することができる。
本発明のロボット制御装置は、ロボットを制御するロボット制御装置であって、
プロセッサーを備え、
前記プロセッサーは、撮像部が撮像した対象物の画像に基づいて、前記対象物の輪郭を抽出し、前記輪郭に対応する点列を生成し、前記点列の座標を前記ロボットに設定されている座標系における座標に変換することを特徴とする。
このようなロボット制御装置によれば、対象物の輪郭に対応する点列の座標をロボットに設定されている座標系における座標に変換するので、ロボットが対象物の輪郭の部分に対して作業を行うためのロボットの動作プログラムを容易に作成することができる。
本発明のロボット制御装置は、ロボットを制御するロボット制御装置であって、
プロセッサーを備え、
前記プロセッサーは、撮像部が撮像した対象物の画像と予め定められた指示とに基づいて、前記対象物の輪郭を抽出し、前記輪郭に対応する点列を生成し、前記点列の座標を前記ロボットに設定されている座標系における座標に変換することを特徴とする。
このようなロボット制御装置によれば、対象物の輪郭に対応する点列の座標をロボットに設定されている座標系における座標に変換するので、ロボットが対象物の輪郭の部分に対して作業を行うためのロボットの動作プログラムを容易に作成することができる。
第1実施形態に係るロボットシステムを示す図である。 図1に示すロボットシステムのブロック図である。 対象物を示す平面図である。 対象物を示す平面図である。 対象物を示す平面図である。 対象物を示す平面図である。 対象物を示す平面図である。 対象物を示す平面図である。 作業者が行う作業の手順を説明するための図(フローチャート)である。 動作プログラムの実行時のロボットシステム100の動作を説明するための図(フローチャート)である。 変形例を説明するための対象物の図である。 変形例を説明するための対象物の図である。 第1実施形態、第2実施形態についてハードウェア(プロセッサー)を中心として説明するためのブロック図である。 本発明のロボットシステムの他の例1(変形例1)を示すブロック図である。 本発明のロボットシステムの他の例2(変形例2)を示すブロック図である。
以下、本発明のロボット制御装置、ロボットおよびロボットシステムを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
≪ロボットシステム≫
図1は、第1実施形態に係るロボットシステムを示す図である。図2は、図1に示すロボットシステムのブロック図である。図3〜図8は、それぞれ、対象物を示す平面図である。図9は、作業者が行う作業の手順を説明するための図(フローチャート)である。図10は、動作プログラムの実行時のロボットシステム100の動作を説明するための図(フローチャート)である。
また、図1には、互いに直交する3つの軸としてxr軸、yr軸およびzr軸が図示されており、各軸を示す矢印の先端側を「+(正)」、基端側を「−(負)」とする。また、図1中のzr軸方向を「鉛直方向」とし、xr−yr平面に沿った方向を「水平方向」とする。また、+zr軸側を「上方」とし、−zr軸側を「下方」とする。
また、以下では、説明の都合上、図1および図3中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図1および図3中の基台側を「基端」または「上流」、その反対側を「先端」または「下流」と言う。また、図1および図3中の上下方向が鉛直方向である。
また、本明細書において、「水平」とは、完全に水平な場合のみならず、水平に対して±5°以内で傾斜している場合も含む。同様に、本明細書において、「鉛直」とは、完全に鉛直な場合のみならず、鉛直に対して±5°以内で傾斜している場合も含む。また、本明細書において、「平行」とは、2つの線(軸を含む)または面が、互いに完全な平行である場合のみならず、±5°以内で傾斜している場合も含む。また、本明細書において、「直交」とは、2つの線(軸を含む)または面が、互いに完全な直交である場合のみならず、±5°以内で傾斜している場合も含む。
図1に示すロボットシステム100は、ロボット1と、エンドエフェクター(ツール)の1例である塗布器具19と、撮像部41と、画像処理装置42と、ロボット1等の動作(駆動)を制御するロボット制御装置2と、塗布器具19の動作(駆動)を制御する塗布器具制御装置46と、ロボット制御装置2および画像処理装置と通信可能なコンピューター5と、を有する。
以下、ロボットシステム100が有する各部を順次説明する。
〈ロボット〉
ロボット1は、いわゆる6軸の垂直多関節ロボットであり、例えば、精密機器等を製造する製造工程等で用いられ、精密機器や部品等の対象物(図示せず)の保持や搬送等の種々の作業(本実施形態では、例えば、対象物71に対する接着剤の塗布、バリの除去等)を行う。ロボット1は、基台110と、基台110に接続されたロボットアーム10(可動部)とを有する。なお、対象物としては、ロボット1が行う作業で用いられるものであればよく、特に限定されない。
基台110は、ロボット1を例えば床等の任意の設置箇所70に取り付ける部分である。ロボットアーム10は、アーム11(第1アーム)、アーム12(第2アーム)、アーム13(第3アーム)、アーム14(第4アーム)、アーム15(第5アーム)およびアーム16(第6アーム)を有する。また、アーム15およびアーム16によりリストが構成されている。また、アーム16は、円盤状をなしており、そのアーム16には、エンドエフェクター(ツール)の1例として、塗布器具19を着脱可能に設ける(取り付ける)ことが可能になっている。これらアーム11〜16は、基台110側から塗布器具19側に向かってこの順に連結されている。また、各アーム11〜16は、隣り合うアームまたは基台110に対して図示しない所定の回動軸(第1回動軸〜第6回動軸)周りに回動可能になっている。すなわち、基台110とアーム11とは、関節171(ジョイント)を介して連結されている。また、アーム11とアーム12とは、関節172(ジョイント)を介して連結されている。また、アーム12とアーム13とは、関節173(ジョイント)を介して連結されている。また、アーム13とアーム14とは、関節174(ジョイント)を介して連結されている。また、アーム14とアーム15とは、関節175(ジョイント)を介して連結されている。また、アーム15とアーム16とは、関節176(ジョイント)を介して連結されている。
塗布器具19は、例えばディスペンサーで構成されており、接着剤を吐出するノズル191を有している。この塗布器具19は、ノズル191から接着剤を吐出し、対象物71に対して接着剤を塗布することができる。なお、塗布器具19により塗布するものは、接着剤に限らず、例えば、塗料等であってもよい。また、塗布器具19のノズル191の先端中心をツールセンターポイントPという。また、エンドエフェクターとしては、塗布器具19に限定されず、例えば、バリを除去するバリ取り器具(研磨器具)等が挙げられる。
また、塗布器具19は、本実施形態では、アーム16の先端中心に配置されているが、これに限らず、例えば、アーム16の中心からずれた位置に配置されていてもよい。また、塗布器具19は、本実施形態では、アーム16に設けられているが、これに限らず、例えば、第5アーム等に設けられていてもよく、また、ロボット1以外の部分、例えば、作業台や壁等に設けられていてもよい。また、塗布器具19は、本実施形態では、ロボット1の構成要素ではないが、これに限らず、ロボット1の構成要素として捉えてもよい。
また、図2に示すように、ロボット1は、一方のアームを他方のアーム(または基台110)に対して回動させるモーターおよび減速機等を備える駆動部130を有する。モーターとしては、例えば、ACサーボモーター、DCサーボモーター等のサーボモーターを用いることができる。減速機としては、例えば、遊星ギア型の減速機、波動歯車装置等を用いることができる。なお、減速機は省略されていてもよい。また、ロボット1は、モーターまたは減速機の回転軸の回転角度を検出する角度センサー140を有する。角度センサー140としては、例えば、ロータリーエンコーダー等を用いることができる。また、駆動部130および角度センサー140は、各アーム11〜16に対応して設けられており、本実施形態では、ロボット1は、6つの駆動部130および6つの角度センサー140を有する。
また、各駆動部130は、図示はしないが、例えば図1に示す基台110に内蔵されたモータードライバーと電気的に接続(以下、単に「接続」とも言う)されている。各駆動部130は、対応するモータードライバーを介してロボット制御装置2により制御される。また、各角度センサー140は、ロボット制御装置2に電気的に接続されている。また、塗布器具19を駆動する駆動部(図示せず)は、塗布器具制御装置46を介してロボット制御装置2により制御される。
以上、ロボット1の構成について簡単に説明した。このようなロボット1は、後述するロボット制御装置2によって制御される。これにより、ロボット1は、適切な動作を行うことができる。
なお、ロボット1は、図示はしないが、例えば塗布器具19に加わる力(モーメントを含む)を検出する6軸力覚センサー等で構成された力検出装置(力検出部)を備えていてもよい。力検出装置は、例えば、アーム16と塗布器具19との間に配置され、ロボット制御装置2に電気的に接続される。力検出装置を設けることにより、例えば、インピーダンス制御等の力制御を行うことが可能になる。
〈ロボット制御装置〉
ロボット制御装置2は、ロボット1の動作を制御する。また、ロボット制御装置2は、塗布器具制御装置46を介して塗布器具19の動作を制御する。このロボット制御装置2は、ロボット1が有する各部の機能をつかさどるロボットコントローラーで構成されており、ロボット1、コンピューター5、塗布器具制御装置46および画像処理装置42に対して通信可能に接続されている。
ロボット制御装置2とロボット1とは、例えばケーブル等を用いて有線方式で通信可能に接続されていてもよく、また、無線方式で通信可能に接続されていてもよい。また、ロボット制御装置2は、ロボット1と別体であってもよく、また、ロボット1(例えば、基台110等)にその一部または全部が内蔵されていてもよい。
また、ロボット制御装置2とコンピューター5とは、例えばケーブル等を用いて有線方式で通信可能に接続されていてもよく、また、無線方式で通信可能に接続されていてもよい。
また、ロボット制御装置2と塗布器具制御装置46とは、例えばケーブル等を用いて有線方式で通信可能に接続されていてもよく、また、無線方式で通信可能に接続されていてもよい。
また、ロボット制御装置2と画像処理装置42とは、例えばケーブル等を用いて有線方式で通信可能に接続されていてもよく、また、無線方式で通信可能に接続されていてもよい。
図2に示すように、ロボット制御装置2は、プロセッサーを備える制御部21と、制御部21に通信可能に接続されたメモリー等を備える記憶部22と、外部インターフェース(I/F)を備える外部入出力部23(受付部)と、を含む。外部入出力部23は、ロボット制御装置2の受付部の1例である。ロボット制御装置2の各構成要素は、種々のバスを介して相互通信可能に接続されている。
制御部21は、記憶部22に記憶された各種プログラム等を実行する。これにより、ロボット1および塗布器具19の動作の制御や各種演算および判断等の処理を実現できる。
記憶部22には、制御部21により実行可能な各種プログラムが保存(記憶)されている。また、記憶部22には、外部入出力部23で受け付けた各種データの保存が可能である。記憶部22は、例えばRAM(Random Access Memory)等の揮発性メモリーや、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性メモリー等を含んで構成されている。なお、記憶部22は、非着脱式に限らず、着脱式の外部記憶装置(図示せず)を有する構成であってもよい。
各種プログラムとしては、コンピューター5から出力された動作プログラムや、動作プログラムの修正や変更をするプログラム等が挙げられる。各種データとしては、例えば、ツールセンターポイントPの位置姿勢、各アーム11〜16の回動角度等に関するデータ等が挙げられる。
外部入出力部23は、外部インターフェース(I/F)を備え、ロボット1およびコンピューター5の各接続のために用いられる。
このようなロボット制御装置2は、例えばコンピューター5で作成した動作プログラムに基づいて(を用いて)ロボット1を制御する。これにより、コンピューター5で作成した動作プログラムを用いて、ロボット1に適切な動作を行わせることができる。
なお、ロボット制御装置2は、前述した構成に加えて、さらに他の構成が付加されていてもよい。また、ロボット制御装置2には、ディスプレイ等を有する表示装置や、例えばマウスやキーボード等の入力装置が接続されていてもよい。また、記憶部22に保存されている各種プログラムやデータ等は、予め記憶部22に記憶されたものであってもよいし、例えばCD−ROM等の記録媒体(図示せず)に格納されており、この記録媒体から提供されたものでもよいし、ネットワーク等を介して提供されたものであってもよい。
ここで、本発明のロボット制御装置は、本実施形態では、ロボット制御装置2とコンピューター5とで構成されている。また、本発明のロボット制御装置の制御部は、本実施形態では、ロボット制御装置2の制御部21とコンピューター5の制御部51とで構成されている。
〈コンピューター〉
図2に示すコンピューター5としては、例えばPC(Personal Computer)等の種々のコンピューターを用いることが可能であり、ロボット制御装置2および画像処理装置42に対して通信可能に接続されている。
コンピューター5は、プロセッサーを備える制御部51と、制御部51に通信可能に接続されたメモリー等を備える記憶部52と、外部I/F(インターフェース)を備える外部入出力部53(受付部)と、を含む。外部入出力部53は、コンピューター5の受付部の1例である。コンピューター5の各構成要素は、種々のバスを介して相互通信可能に接続されている。
また、コンピューター5と画像処理装置42とは、例えばケーブル等を用いて有線方式で通信可能に接続されていてもよく、また、無線方式で通信可能に接続されていてもよい。
制御部51は、記憶部52に記憶された各種プログラム等を実行する。これにより、画像処理装置42等の制御や各種演算および判断等の処理を実現できる。
記憶部52には、制御部51により実行可能な各種プログラムが保存されている。また、記憶部52には、外部入出力部53で受け付けた各種データの保存が可能である。記憶部52は、例えばRAM(Random Access Memory)等の揮発性メモリーや、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性メモリー等を含んで構成されている。なお、記憶部52は、非着脱式に限らず、着脱式の外部記憶装置(図示せず)を有する構成であってもよい。
外部入出力部53は、外部I/F(インターフェース)を備え、ロボット制御装置2、画像処理装置42、表示装置31および入力装置32との各接続のために用いられる。したがって、外部入出力部53は、作業者(ユーザー)による入力装置32の操作(指令)を受け付ける受付部としての機能を有する。また、外部入出力部53は、表示装置31のモニターに各種画面に関する信号を出力する出力部としての機能を有する。
また、コンピューター5は、前述した構成に加えて、さらに他の構成が付加されていてもよい。また、記憶部52に保存されている各種プログラムやデータ等は、予め記憶部52に記憶されたものであってもよいし、例えばCD−ROM等の記録媒体(図示せず)に格納されており、この記録媒体から提供されたものでもよいし、ネットワーク等を介して提供されたものであってもよい。
〈撮像部〉
撮像部41は、撮像素子(図示しない)およびレンズ群(図示せず)等を有している。また、撮像部41は、ロボット1以外の(ロボット1とは異なる)任意の設置個所、例えば、壁や天井等の任意の設置箇所に取り付けられている(固定されている)。また、撮像素子としては、特に限定されず、例えば、CCDイメージセンサー、CMOSイメージセンサー等が挙げられる。この撮像部41は、撮像を行って、画像データを生成する。
〈画像処理装置〉
画像処理装置42は、撮像部41で撮像して得られた画像データに対して各種の画像処理を行う。この画像処理装置42は、撮像部41に対して通信可能に接続されている。
また、画像処理装置42と撮像部41とは、例えばケーブル等を用いて有線方式で通信可能に接続されていてもよく、また、無線方式で通信可能に接続されていてもよい。
〈塗布器具制御装置〉
塗布器具制御装置46は、ロボット制御装置2の制御により、塗布器具19の動作を制御する。この塗布器具制御装置46は、塗布器具19が有する各部の機能をつかさどる塗布器具コントローラーで構成されており、塗布器具19に対して通信可能に接続されている。
また、塗布器具制御装置46と塗布器具19とは、例えばケーブル等を用いて有線方式で通信可能に接続されていてもよく、また、無線方式で通信可能に接続されていてもよい。
〈表示装置および入力装置〉
図2に示す表示装置31(表示部)は、ディスプレイを備えており、例えば各種画面を表示する機能を有する。また、表示装置31としては、特に限定されず、例えば、液晶表示装置、有機EL表示装置等の直視型の表示装置、プロジェクター等の投射型表示装置等が挙げられる。この表示装置31は、コンピューター5に接続されているが、ロボット制御装置2に接続することもできる。また、2つの表示装置31を用意し、その表示装置31をコンピューター5およびロボット制御装置2に接続することもできる。ここでは、表示装置31がコンピューター5に接続されている場合を例に挙げて説明する。
入力装置32(入力部)は、例えばマウスやキーボード等を含んで構成されている。この入力装置32は、コンピューター5に接続されているが、ロボット制御装置2に接続することもできる。また、2つの入力装置32を用意し、その入力装置32をコンピューター5およびロボット制御装置2に接続することもできる。ここでは、入力装置32がコンピューター5に接続されている場合を例に挙げて説明する。作業者は、入力装置32を操作することで、コンピューター5に対して各種の処理等の指示(入力)を行うことができる。
具体的には、作業者は、表示装置31に表示される各種画面(ウィンドウ等)に対して入力装置32のマウスでクリックする操作や、入力装置32のキーボードで文字や数字等を入力する操作により、コンピューター5に対する指示を行うことができる。以下、この作業者による入力装置32を用いた指示(入力装置32による入力)を「操作指示」とも言う。この操作指示は、入力装置32により、表示装置31に表示された内容から所望の内容を選択する選択操作や、入力装置32により、文字や数字等を入力する入力指示等を含む。また、入力には、選択も含まれる。
なお、コンピューター5には、表示装置31および入力装置32がそれぞれ1つ接続されていてもよいし、それぞれ複数接続されていてもよい。また、表示装置31および入力装置32の代わりに、表示装置31および入力装置32の機能を兼ね備えた表示入力装置(図示せず)を用いてもよい。表示入力装置としては、例えばタッチパネル等を用いることができる。
以上、ロボットシステム100の基本的な構成について簡単に説明した。
≪ロボットシステム100の動作等≫
次に、作業者が行う作業の手順と、ロボットシステム100の動作について説明する。
また、ロボット1が行う作業としては、塗布器具19のノズル191から接着剤を吐出し、図3に示す対象物71の外周部720(外周の縁部)に接着剤を塗布する作業を例に挙げて説明する。
また、図3に示すように、対象物71は、対象物71の平面視(接着剤を塗布する面を図3の紙面の手前側とした状態)で、外形が、三角形の各角部を丸めた形状をなしている(微小な3つの角部を含めると、6角形とも言える)。また、対象物71は、中央部に貫通孔72を有し、3つの角部に、それぞれ、貫通孔73を有している。また、貫通孔72、73は、対象物71の平面視で、それぞれ、円形をなしている。なお、ロボット1が行う作業および対象物71は、前記のものには限定されない。
また、ロボット1には、互いに直交する3軸を有する複数のツール座標系(ロボット座標系)(座標系)が設定されており、各ツール座標系は、互いに対応付けがなされている。また、撮像部41(撮像部41の視野)(撮像部41で撮像して得られる画像)には、互いに直交する2軸を有する撮像部座標系(座標系)が設定されている。そして、撮像部41のキャリブレーションは、終了しているものする。すなわち、所定のツール座標系、本実施形態では、ツールセンターポイントPを原点とするツール座標系(図示せず)と、撮像部座標系(図示せず)との対応付けがなされているものとする。これにより、撮像部41が撮像して得られた画像(撮像画像)における各部(各点)の位置の情報は、ツール座標系における座標(ロボット座標)として取得することが可能である。
以下、本実施形態では、ロボット1が行う作業において、対象物71の形状は同じ(一定)で、対象物71の位置および姿勢は不明の場合について説明する。
〈動作プログラムを作成する際の手順およびロボットシステム100の動作〉
(図9のステップ1)
作業者は、作業台91上に対象物71を載置し(図1参照)、入力装置32で、対象物71の形状を登録(教示)する操作指示を行う。撮像部41の視野は、作業台91上の対象物71を含むように設定されている。
コンピューター5の外部入出力部53が前記操作指示を受け付けると、制御部51の指令により、撮像部41が対象物71を撮像し、画像(画像データ)を得る。この画像は、表示装置31に表示され、作業者は、前記画像を見ながら各操作指示を行うことができる。以下、画像データを「画像」とも言う。
また、制御部51は、得られた対象物71の画像に基づいて、対象物71の形状を登録する。具体例としては、例えば、Geometricオブジェクトに、対象物71の所定の部分の輪郭を登録する。この登録は、記憶部52に記憶することでなされる。以下、「記憶部52に記憶する」という説明は省略する。
具体的には、対象物71の画像に所定のマスクを施し(設け)、対象物71の画像のマスクが施されていない部分の輪郭を点群として登録する。すなわち、その点群の各点の撮像部座標系における座標を登録する。本実施形態では、図4に示すように、対象物71の貫通孔72の部分の輪郭761を点群771として登録し、3つの貫通孔73の部分の輪郭762をそれぞれ点群772として登録する。なお、登録する輪郭(形状)は、対象物71を特定することが可能であれば、これに限らず、例えば、対象物71の外周部720の輪郭763でもよい。また、ステップ1で登録する輪郭と、後述するステップ3で登録する輪郭とは、互いに同じ部分でもよく、互いに異なる部分でもよい。また、マスクは、作業者が、表示装置31に表示された画像を見ながら、任意に設けることができるようになっている。また、マスクを設けなくてもよい。
(図9のステップ2)
作業者は、入力装置32で、ステップ1で登録した対象物71の輪郭761、762と、撮像部座標系が設定されているフレーム(Frame)(図示せず)とを結び付ける操作指示を行う。
外部入出力部53が前記操作指示を受け付けると、制御部51は、ステップ1で登録された対象物71の輪郭761、762(形状)と、撮像部座標系が設定されているフレーム(Frame)(図示せず)とを結び付ける。この結び付けは、記憶部52に記憶することでなされる。この結び付けがなされると、後述するステップ3において、フレームが、画像中のステップ1で登録された輪郭761、762の位置に移動する。また、フレームは、そのフレームに設定されている撮像部座標系の姿勢がステップ1で登録された輪郭761、762に対して常に一定になるように移動する。
(図9のステップ3)
作業者は、入力装置32で、対象物71の複数の輪郭761、762、763のうちから、接着剤を塗布する部分の輪郭(形状)を選択する操作指示を行う。本実施形態では、対象物71の外周部720の輪郭763を選択する。なお、このステップ3で使用する画像は、ステップ1で使用した画像でもよく、また、新に、撮像部41により対象物71を撮像して得られた画像でもよい。
外部入出力部53が前記操作指示を受け付けると、制御部51は、フレームを、画像中のステップ1で登録された輪郭761、762の位置に、そのフレームに設定されている撮像部座標系の姿勢が輪郭761、762に対して常に一定になるように移動させる。そして、対象物71の外周部720の輪郭763を抽出し、輪郭763に対応する点列783を生成し(図6参照)、登録する。
本実施形態では、ロボット1が行う作業が対象物71の外周部720に接着剤を塗布する作業であるので、登録する点列783は、輪郭763よりも重心710側に配置されるように設定されている。
具体的には、制御部51は、輪郭763に対応する点列783を生成する際は、図5に示すように、輪郭763の全体を抽出し、輪郭763の全体について、輪郭763上の点列773を求め(輪郭763上に点列773を配置し)、図6に示すように、その点列773を、輪郭763よりも重心710側(内側)に位置するように再配置し、点列783を生成する。そして、再配置した点列783を登録する。すなわち、点列783の各点の撮像部座標系における座標を登録する。
なお、登録する点列は、本実施形態のように、輪郭763よりも輪郭763の重心710側(内側)に配置(再配置)されるようになっていてもよく、また、輪郭763よりも輪郭763の重心710と反対側(外側)に配置されるようになっていてもよく、また、輪郭763上に配置されるようになっていてもよい。また、前記3つの再配置のうちから、所定の再配置を選択できるようになっていてもよい。
点列が輪郭763よりも輪郭763の重心710側に配置される場合および輪郭763よりも輪郭763の重心710と反対側に配置される場合は、それぞれ、点列で形成される形状は、輪郭763と相似形になる。すなわち、点列の各点は、それぞれ、輪郭763から同じ距離、離間している。また、点列が輪郭763上に配置される場合は、点列で形成される形状は、大きさも含めて輪郭763と一致する。
なお、ロボット1が行う作業が対象物71の外周部720に形成されているバリを除去する作業(外周部720を研磨する作業)の場合は、登録する点列は、輪郭763よりも重心710と反対側に配置されるように設定される。
以上のステップ1〜3が終了すると、作業者は、ステップ3で得られた情報を用いて、ロボット1の動作プログラムを作成する。この場合、点列783の各点の撮像部座標系における座標が、ロボット1の教示点である。この動作プログラムは、ロボット制御装置2の記憶部22に記憶される。そして、制御部21は、必要時に動作プログラムを読み出し、実行する。
ここで、本実施形態では、制御部51は、輪郭763に対応する点列783を生成する際は、輪郭763の全体を抽出し、輪郭763の全体について、輪郭763上の点列773を求め、その点列773を、輪郭763よりも重心710側に位置するように再配置するが、これに限定されない。
別の形態としては、制御部51は、輪郭763に対応する点列783を生成する際は、図7に示すように、輪郭763の一部を抽出し、輪郭763の一部について、輪郭763上の点列773を求め(輪郭763上に点列773を配置し)、図8に示すように、その点列773を、輪郭763よりも重心710側に位置するように再配置し、点列783を生成する。
なお、輪郭763の全体を抽出する際と、輪郭763の一部を抽出するは、それぞれ、輪郭763からずれた位置の線分(図示せず)を加えてもよい。また、輪郭763の全体について輪郭763上の点列773を求める際と、輪郭763の一部について輪郭763上の点列773を求める際は、それぞれ、輪郭763からずれた位置の点列(図示せず)を加えてもよい。
〈動作プログラムの実行時のロボットシステム100の動作〉
(図10のステップS101)
ロボット1が対象物71の外周部720に接着剤を塗布する作業を行う際は、ロボット制御装置2の制御部21の指令により、撮像部41が対象物71を撮像し、画像(画像データ)を得る。そして、制御部21は、得られた対象物71の画像について、登録されている輪郭761、762(図4参照)を基準とする対象物71のパターンマッチングを行い、画像中の対象物71の輪郭761、762を検出する。
(図10のステップS102)
制御部21は、撮像部座標系が設定されているフレームを、画像中の輪郭761、762の位置に、そのフレームに設定されている撮像部座標系の姿勢が輪郭761、762に対して常に一定になるように移動させる。
(図10のステップS103)
登録されている点列783(図6参照)の各点のフレームに設定されている撮像部座標系における座標を、ロボット1に設定されているツール座標系における座標に変換し、登録する。これにより、作業者は、点列783の各点の撮像部座標系における座標と、ロボット1に設定されているツール座標系における座標との関係を考慮することなく、動作プログラムを容易に作成することができ、労力の軽減および時間の短縮を図ることができる。
次いで、制御部21の制御により、ロボット1は、ロボットアーム10を駆動し、塗布器具19のノズル191を対象物71の点列783に沿って移動させ、ノズル191から接着剤を吐出し、その接着剤を対象物71の点列783に沿って塗布する。これにより、対象物71の外周部720であって、輪郭763よりも内側の部分に、接着剤を塗布することができる。
以上説明したように、ロボットシステム100によれば、ロボット1が対象物71の輪郭763の外周部720に接着剤を塗布する作業を行うためのロボット1の動作プログラムを容易に作成することができる。
以上説明したように、ロボット制御装置2は、ロボット1を制御するロボット制御装置である。ロボット制御装置2(コンピューター5)は、撮像部41が撮像した対象物71の画像に基づいて、対象物71の輪郭763を抽出し、輪郭763に対応する点列783を生成し、前記点列783の座標を前記ロボット1に設定されている座標系における座標に変換する制御部21(制御部51)を備える。
このようなロボット制御装置2(コンピューター5)によれば、対象物71の輪郭763に対応する点列783の座標をロボット1に設定されている座標系における座標に変換するので、ロボット1が対象物71の輪郭763の部分に対して作業を行うためのロボット1の動作プログラムを容易に作成することができる。
また、点列783は、輪郭763よりも輪郭763の重心側に配置されている。これにより、対象物71の輪郭763よりも輪郭763の重心側の部分に対して作業を行うことができる。
また、対象物71の輪郭763に対応する点列は、輪郭763よりも輪郭763の重心と反対側に配置されている。これにより、対象物71の輪郭763よりも輪郭763の重心と反対側の部分に対して作業を行うことができる。
また、制御部51は、輪郭763を抽出する際は、輪郭763を点群として抽出する。これにより、対象物71の輪郭763に対応する点列783の生成を容易に行うことができる。
また、制御部51は、輪郭763を抽出する際は、輪郭763の一部を抽出する。これにより、対象物71の輪郭763の部分の一部に対して作業を行うことができる。
また、ロボット1は、ロボットアーム10を有し、ロボット制御装置2により制御される。
このようなロボット1によれば、ロボット制御装置2の制御により、適切な動作を行うことができる。
また、ロボットシステム100は、ロボット1と、ロボット1を制御するロボット制御装置2と、コンピューター5とを備える。
このようなロボットシステム100によれば、対象物71の輪郭763に対応する点列783の座標をロボット1に設定されている座標系における座標に変換するので、ロボット1が対象物71の輪郭763の部分に対して作業を行うためのロボット1の動作プログラムを容易に作成することができる。
また、ロボット制御装置2は、ロボット1を制御するロボット制御装置である。ロボット制御装置2は、プロセッサーを備え、コンピューター5は、プロセッサーを備える。プロセッサーは、撮像部41が撮像した対象物71の画像に基づいて、対象物71の輪郭763を抽出し、輪郭763に対応する点列783を生成し、点列783の座標をロボット1に設定されている座標系における座標に変換する。
このようなロボット制御装置2(コンピューター5)によれば、対象物71の輪郭763に対応する点列783の座標をロボット1に設定されている座標系における座標に変換するので、ロボット1が対象物71の輪郭763の部分に対して作業を行うためのロボット1の動作プログラムを容易に作成することができる。
<第2実施形態>
以下、第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
第2実施形態のロボットシステム100では、対象物71の位置および姿勢は同じ(一定)で、対象物71の形状に個体差がある場合について説明する。
〈動作プログラムを作成する際の手順およびロボットシステム100の動作〉
作業者は、入力装置32で、撮像部41が対象物71を撮像して得られた画像から対象物71の輪郭を抽出(選択)する指示の1例である規則(以下、「選択規則」とも言う)を登録する操作指示を行う。その規則の具体例としては、例えば、「輪郭が囲む部分の面積が最も大きい輪郭を抽出する」、「輪郭が囲む部分の面積が2番目に大きい輪郭を抽出する」等が挙げられる。本実施形態では、例えば、「輪郭が囲む部分の面積が最も大きい輪郭を抽出する」という選択規則を登録する。
ロボット制御装置2の外部入出力部23が前記操作指示を受け付けると、制御部21は、選択規則を登録する。この登録は、記憶部22に記憶することでなされる。以下、「記憶部22に記憶する」という説明は省略する。このようにして、選択規則(指令)は予め定められる。
次に、作業者は、ロボット1の動作プログラムを作成する。
〈動作プログラムの実行時のロボットシステム100の動作〉
ロボット1が対象物71の外周部720に接着剤を塗布する作業を行う際は、ロボット制御装置2の制御部21の指令により、撮像部41が対象物71を撮像し、画像(画像データ)を得る。そして、制御部21は、得られた対象物71の画像と、登録されている選択規則とに基づいて、画像中の対象物71の輪郭763(図5参照)を抽出する。
また、制御部21は、撮像部座標系が設定されているフレームを、画像中の対象物71の輪郭763の位置に、そのフレームに設定されている撮像部座標系の姿勢が輪郭763に対して常に一定になるように移動させる。そして、輪郭763に対応する点列783を生成し(図6参照)、登録する。
本実施形態では、ロボット1が行う作業が対象物71の外周部720に接着剤を塗布する作業であるので、登録する点列783は、輪郭763よりも重心710側に配置されるように設定されている。
具体的には、制御部21は、輪郭763に対応する点列783を生成する際は、図5に示すように、輪郭763の全体を抽出し、輪郭763の全体について、輪郭763上の点列773を求め(輪郭763上に点列773を配置し)、図6に示すように、その点列773を、輪郭763よりも重心710側(内側)に位置するように再配置し、点列783を生成する。そして、再配置した点列783を登録する。すなわち、点列783の各点の撮像部座標系における座標を登録する。
そして、制御部21は、登録されている点列783の各点のフレームに設定されている撮像部座標系における座標を、ロボット1に設定されているツール座標系における座標に変換し、登録する。これにより、作業者は、点列783の各点の撮像部座標系における座標と、ロボット1に設定されているツール座標系における座標との関係を考慮することなく、動作プログラムを容易に作成することができ、労力の軽減および時間の短縮を図ることができる。
次いで、制御部21の制御により、ロボット1は、ロボットアーム10を駆動し、塗布器具19のノズル191を対象物71の点列783に沿って移動させ、ノズル191から接着剤を吐出し、その接着剤を対象物71の点列783に沿って塗布する。これにより、対象物71の外周部720であって、輪郭763よりも内側の部分に、接着剤を塗布することができる。
以上のような第2実施形態によっても、前述した実施形態と同様の効果を発揮することができる。
なお、ロボット1が行う作業において、対象物71の位置および姿勢は不明で、対象物71の形状に個体差がある場合は、第1実施形態における図9のステップ3を、第2実施形態における動作プログラムを作成する際の手順およびロボットシステムの動作に置き換え、また、第1実施形態における図10のステップS103を、第2実施形態における動作プログラムの実行時のロボットシステム100の動作に置き換えればよい。
以上説明したように、ロボット制御装置2は、ロボット1を制御するロボット制御装置である。ロボット制御装置2(コンピューター5)は、撮像部41が撮像した対象物71の画像と予め定められた指示とに基づいて、対象物71の輪郭763を抽出し、輪郭763に対応する点列783を生成し、点列783の座標をロボット1に設定されている座標系における座標に変換する制御部21(制御部51)を備える。
このようなロボット制御装置2(コンピューター5)によれば、対象物71の輪郭763に対応する点列783の座標をロボット1に設定されている座標系における座標に変換するので、ロボット1が対象物71の輪郭763の部分に対して作業を行うためのロボット1の動作プログラムを容易に作成することができる。
また、ロボット制御装置2は、ロボット1を制御するロボット制御装置である。ロボット制御装置2は、プロセッサーを備え、コンピューター5は、プロセッサーを備える。プロセッサーは、撮像部41が撮像した対象物71の画像と予め定められた指示とに基づいて、対象物71の輪郭763を抽出し、輪郭763に対応する点列783を生成し、点列783の座標をロボット1に設定されている座標系における座標に変換する。
このようなロボット制御装置2(コンピューター5)によれば、対象物71の輪郭763に対応する点列783の座標をロボット1に設定されている座標系における座標に変換するので、ロボット1が対象物71の輪郭763の部分に対して作業を行うためのロボット1の動作プログラムを容易に作成することができる。
<変形例>
図11および図12は、それぞれ、変形例を説明するための対象物の図である。なお、図11には、輪郭軌跡791を他の部分よりも太い線で記載し、図12には、輪郭軌跡792を他の部分よりも太い線で記載する。
以下、変形例について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
図11および図12に示すように、対象物71の外周部720にバリ730がある場合は、図11に示す対象物71の外周部720のバリ730を含めた輪郭軌跡791と、図12に示す対象物71の外周部720のバリ730を含めない輪郭軌跡792とを設定する。これにより、輪郭軌跡791から輪郭軌跡792を差し引くことで、バリ730のみの輪郭軌跡を求めることができる。
図13は、第1実施形態、第2実施形態についてハードウェア(プロセッサー)を中心として説明するためのブロック図である。
図13には、ロボット1とコントローラー61とコンピューター62が接続されたロボットシステム100Aの全体構成が示されている。ロボット1の制御はコントローラー61にあるプロセッサーによりメモリーにある指令を読みだして実行されてもよいし、コンピューター62に存在するプロセッサーによりメモリーにある指令を読みだしてコントローラー61を介して実行されてもよい。
<変形例1>
図14は、本発明のロボットシステムの他の例1(変形例1)を示すブロック図である。
図14には、ロボット1に直接コンピューター63が接続されたロボットシステム100Bの全体構成が示されている。ロボット1の制御はコンピューター63に存在するプロセッサーによりメモリーにある指令を読みだして直接実行される。
<変形例2>
図15は、本発明のロボットシステムの他の例2(変形例2)を示すブロック図である。
図15には、コントローラー61が内蔵されたロボット1とコンピューター66が接続され、コンピューター66がLAN等のネットワーク65を介してクラウド64に接続されているロボットシステム100Cの全体構成が示されている。ロボット1の制御はコンピューター66に存在するプロセッサーによりメモリーにある指令を読みだして実行されてもよいし、クラウド64上に存在するプロセッサーによりコンピューター66を介してメモリーにある指令を読みだして実行されてもよい。
また、ロボットシステム100A、100B、100Cでは、各プロセッサーは、それぞれ、1つの装置で構成されていてもよく、また、複数の装置で構成されていてもよい、すなわち、複数の単位プロセッサーに分かれていてもよい。
以上、本発明のロボット制御装置、ロボットおよびロボットシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、前述した実施形態では、ロボットとして、6軸の垂直多関節ロボットを例示したが、当該ロボットは、これに限らず、例えば、スカラーロボット等の水平多関節ロボット、脚部を有する脚式歩行(走行)ロボット等の他の形態のロボットであってもよい。また、当該ロボットは、単腕ロボットに限定されず、例えば、双腕ロボット等の他のロボットであってもよい。したがって、ロボットアーム(可動部)の数は、1つに限定されず、2つ以上であってもよい。また、ロボットアーム(可動部)が有するアームの数は、前述した実施形態では、6つであるが、1つ〜5つまたは7つ以上であってもよい。
1…ロボット、2…ロボット制御装置、5…コンピューター、10…ロボットアーム、11…アーム、12…アーム、13…アーム、14…アーム、15…アーム、16…アーム、19…塗布器具、21…制御部、22…記憶部、23…外部入出力部、31…表示装置、32…入力装置、41…撮像部、42…画像処理装置、46…塗布器具制御装置、51…制御部、52…記憶部、53…外部入出力部、61…コントローラー、62…コンピューター、63…コンピューター、64…クラウド、65…ネットワーク、66…コンピューター、70…設置箇所、71…対象物、72…貫通孔、73…貫通孔、91…作業台、100…ロボットシステム、100A…ロボットシステム、100B…ロボットシステム、100C…ロボットシステム、110…基台、130…駆動部、140…角度センサー、171…関節、172…関節、173…関節、174…関節、175…関節、176…関節、191…ノズル、710…重心、720…外周部、730…バリ、761…輪郭、762…輪郭、763…輪郭、771…点群、772…点群、773…点列、783…点列、791…輪郭軌跡、792…輪郭軌跡、P…ツールセンターポイント、S101…ステップ、S102…ステップ、S103…ステップ

Claims (10)

  1. ロボットを制御するロボット制御装置であって、
    撮像部が撮像した対象物の画像に基づいて、前記対象物の輪郭を抽出し、前記輪郭に対応する点列を生成し、前記点列の座標を前記ロボットに設定されている座標系における座標に変換する制御部を備えることを特徴とするロボット制御装置。
  2. ロボットを制御するロボット制御装置であって、
    撮像部が撮像した対象物の画像と予め定められた指示とに基づいて、前記対象物の輪郭を抽出し、前記輪郭に対応する点列を生成し、前記点列の座標を前記ロボットに設定されている座標系における座標に変換する制御部を備えることを特徴とするロボット制御装置。
  3. 前記点列は、前記輪郭よりも前記輪郭の重心側に配置されている請求項1または2に記載のロボット制御装置。
  4. 前記点列は、前記輪郭よりも前記輪郭の重心と反対側に配置されている請求項1または2に記載のロボット制御装置。
  5. 前記制御部は、前記輪郭を抽出する際は、前記輪郭を点群として抽出する請求項1ないし4のいずれか1項に記載のロボット制御装置。
  6. 前記制御部は、前記輪郭を抽出する際は、前記輪郭の一部を抽出する請求項1ないし5のいずれか1項に記載のロボット制御装置。
  7. ロボットアームを有し、
    請求項1ないし6のいずれか1項に記載のロボット制御装置により制御されることを特徴とするロボット。
  8. ロボットと、
    前記ロボットを制御する請求項1ないし6のいずれか1項に記載のロボット制御装置と、を備えることを特徴とするロボットシステム。
  9. ロボットを制御するロボット制御装置であって、
    プロセッサーを備え、
    前記プロセッサーは、撮像部が撮像した対象物の画像に基づいて、前記対象物の輪郭を抽出し、前記輪郭に対応する点列を生成し、前記点列の座標を前記ロボットに設定されている座標系における座標に変換することを特徴とするロボット制御装置。
  10. ロボットを制御するロボット制御装置であって、
    プロセッサーを備え、
    前記プロセッサーは、撮像部が撮像した対象物の画像と予め定められた指示とに基づいて、前記対象物の輪郭を抽出し、前記輪郭に対応する点列を生成し、前記点列の座標を前記ロボットに設定されている座標系における座標に変換することを特徴とするロボット制御装置。
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