JP3193414B2 - マニピュレータ制御装置及び座標補正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画面に表示した画像の
所定部位の座標を補正する座標補正方法及びこの座標補
正方法が適用されるマニピュレータの制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、マニピュレータは工場の生産ライ
ン等で多数用いられている。マニピュレータはワークに
対して処理を行なうハンドを有しており、このハンドは
例えばワークを吸着または把持して保持したり、切削、
ねじ締め等の処理を行なう。ハンドはアームによって３
次元的に移動され、ワークに対して接触する方向または
離反する方向へ移動される。これにより、ワークの搬
送、組立、加工等の処理が可能となる。

【０００３】アームの移動機構には、本体の一点を中心
にアームが回転伸縮してハンドを移動させる極座標系、
３次元直交座標軸に沿ってスライドしてハンドを移動さ
せる直交座標系等があるが、いずれの移動機構もモータ
等のアクチュエータによって移動される。ハンドを目的
の位置に移動させる場合には、ワークを所定位置に配置
し予め記憶された前記所定位置の位置情報に基づいて前
記アームの移動量を演算して移動させる。しかし、上記
ではワークの形状、配置がランダムの場合に対応するこ
とができない。また、オペレータが目視によってアクチ
ュエータを操作することも行なわれているが、オペレー
タがマニピュレータの移動を目視可能な範囲内で作業を
する必要があり、また、複数のマニピュレータを操作す
る必要があるので作業が煩雑であった。

【０００４】これを解決するために本出願人は、ワーク
を含む領域を撮影して表示し、表示した画面上に重ねて
設けられたタッチパネルによってワークの位置情報を入
力するようにしたマニピュレータ制御装置（特願平２−
１９４３９３号公報参照）を既に出願している。このマ
ニピュレータ制御装置では、タッチパネルが操作される
ことによって入力されたワークの位置情報に基づいてワ
ークの座標を求め、この座標に対応する位置へハンドが
移動するように各アクチュエータを制御する。このた
め、オペレータがマニピュレータの移動を目視可能な範
囲内で作業をする必要がなく、ワークの形状、配置がラ
ンダムの場合に対応することができ、操作も容易であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記マ
ニピュレータ制御装置では、ワークを含む作業領域を撮
影する撮影手段としてのビデオカメラが固定配置されて
おり、ビデオカメラとワークとの距離に応じて画面上に
表示されるワークの大きさ、表示位置が変化する。例と
して図１１に示すワーク３０２Ａはビデオカメラ３００
との距離Ｌ₁ が短いので、ディスプレイ３０４上に大き
く、かつ実際の座標にほぼ対応する位置に表示される。
しかしながらワーク３０２Ｂはビデオカメラ３００との
距離Ｌ₂ が長いので、ディスプレイ３０４上に小さく、
かつ実際の座標に対応する位置からずれた位置に表示さ
れる。

【０００６】このため、タッチパネルが操作されハンド
の移動先としてのワークの位置情報が入力され、該入力
された位置情報に基づいて求めたワークの座標も、実際
のワークの座標に対して誤差を含むことになる。この誤
差はビデオカメラとワークとの距離が大きくなるに伴っ
て増大し、ワークの位置が映像の中心から離れるに従っ
て増大する。求めたワークの座標の誤差が大きい場合に
はワークの正確な位置を把握できないので、ハンドをワ
ークが配置された部位に正確に到達させることができな
い、という不都合が生ずることもあった。

【０００７】本発明は上記事実を考慮して成されたもの
で、撮影手段とハンドの移動先との距離に拘わらず前記
ハンドの移動先へ正確にハンドを移動させることができ
るマニピュレータ制御装置を得ることが目的である。

【０００８】また本発明は、撮影手段と所定部位との距
離に拘わらず前記所定部位の正確な座標が得られる座標
補正方法を得ることが目的である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るマ
ニピュレータ制御装置は、ハンドと前記ハンドを移動さ
せるアームとを有するマニピュレータを制御するマニピ
ュレータ制御装置であって、所定の座標平面に対して垂
直に配置され前記ハンドの作業空間を撮影する撮影手段
と、前記撮影手段によって撮影された前記作業空間の画
像を画面に表示する表示手段と、ハンドの移動先、及び
前記所定の座標平面に対して垂直な方向に沿った所定の
座標平面までの距離が前記ハンドの移動先と一致する特
定部位について、前記画面上での表示位置を各々指定す
るための指定手段と、前記特定部位を前記座標平面に投
影したときの座標値を記憶した記憶手段と、前記記憶手
段に記憶された、前記特定部位を前記座標平面に投影し
たときの座標値と、前記指定手段を介して指定された特
定部位の表示位置に対応する前記座標平面上での座標値
と、に基づいて、前記指定手段を介して指定されたハン
ドの移動先の表示位置に対応する前記座標平面上での座
標値を補正する補正手段と、を有している。

【００１０】請求項２の発明に係る座標補正方法は、所
定の座標平面に対して垂直に配置した撮影手段によって
撮影した所定空間の画像を画面に表示し、前記所定空間
内の所定部位、及び前記所定の座標平面に対して垂直な
方向に沿った所定の座標平面までの距離が前記所定部位
と一致する特定部位について、前記画面上での表示位置
を各々指定させ、指定された前記所定部位の画面上での
表示位置に対応する前記座標平面上での座標値を、指定
された前記特定部位の画面上での表示位置に対応する前
記座標平面上での座標値と、予め記憶した前記特定部位
を前記座標平面に投影したときの座標値と、に基づいて
補正する。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明において、作業空間内の所
定部位を所定の座標平面に投影したときの座標値と、前
記所定部位の画面上の表示位置に対応する座標平面上で
の座標値と、には、座標平面に対して直交する方向に沿
った前記所定部位と座標平面との距離に応じてずれが生
じ、このずれの量は前記距離が大きくなるに従って大き
くなる。請求項１記載の発明では、ハンドの移動先、及
び所定の座標平面に対して垂直な方向に沿った所定の座
標平面までの距離がハンドの移動先と一致する特定部位
について、画面上での表示位置が指定手段を介して指定
されるが、この画面上の表示位置に対応する座標平面上
での座標値も見かけ上の座標値であり、前記ハンドの移
動先及び特定部位を座標平面に投影したときの座標値
（実際の座標値）に対して前記距離に応じたずれが生じ
ている。

【００１２】しかしながら、本請求項１記載の発明で
は、所定の座標平面に対して垂直な方向に沿った所定の
座標平面までの距離が、特定部位とハンドの移動先とで
一致しており、特定部位を座標平面に投影したときの座
標値が予め記憶されているので、特定部位を座標平面に
投影したときの座標値と、指定された特定部位の表示位
置に対応する座標値と、に基づいて、ハンドの移動先の
見かけ上の座標値（指定された特定部位の表示位置に対
応する座標平面上での座標値）を実際の座標値に補正す
ることができる。具体的には、例えば、特定部位を座標
平面に投影したときの座標値と特定部位の表示位置に対
応する座標平面上での座標値との差に応じてハンドの移
動先の見かけ上の座標値を補正することにより、ハンド
の移動先の正確な座標（ハンドの移動先を座標平面に投
影したときの座標値）が得られる。

【００１３】このため、例えばワークが積層された作業
空間において、ハンドの移動先としてのワークと撮影手
段との距離がマニピュレータによる作業の進行に伴って
変化した場合にもワークの正確な座標が得られるので、
撮影手段とハンドの移動先との距離に拘わらずハンドの
移動先へ正確にハンドを移動させることができる。

【００１４】なお、前記座標平面を規定する平面座標系
としては極座標や２次元直交座標を用いることができ、
平面座標系の原点の位置は撮影手段に入射される光の光
軸と一致する位置であっても、一致しない位置であって
もよい。但し、原点の位置を光軸と一致する位置とした
場合は前記補正を簡単に行うことができる。

【００１５】請求項２記載の発明では、所定の座標平面
に対して垂直に配置した撮影手段によって撮影した所定
空間の画像を画面に表示する。この場合、所定空間内の
所定部位を座標平面に投影したときの座標（実際の座
標）と、前記所定部位の画面上の表示位置に対応する座
標平面上での座標（見かけ上の座標）と、は、座標平面
に対して直交する方向に沿った前記所定部位と座標平面
との距離に応じたずれが生じる。

【００１６】しかしながら、請求項２記載の発明では、
所定の座標平面に対して垂直な方向に沿った所定の座標
平面までの距離が前記所定部位と一致する特定部位を座
標平面に投影したときの座標（実際の座標）を予め記憶
しているので、指定された所定部位の画面上での表示位
置に対応する前記座標平面上での座標値を、指定された
前記特定部位の画面上での表示位置に対応する前記座標
平面上での座標値と、予め記憶した前記特定部位を前記
座標平面に投影したときの座標値と、に基づいて補正す
ることにより、撮影手段と所定部位との距離に拘わらず
所定部位の正確な座標が得られる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１には本発明に係るマニピュレータ制御
装置が取付けられたピッキングロボット５０が示されて
いる。ピッキングロボット５０は倉庫内で作業を行う。
倉庫内には一対のラック５３が対向配置されている。ラ
ック５３には複数段の棚が形成されており、各棚には多
数のケース５８が収納されている（図２参照）。各々の
ケース５８内には多数のワークが積層されて収容されて
いる。一対のラック５３の間には一対のレール５１が略
平行に敷設されており、レール５１の一端側にはステー
ション５２が配設されている。ピッキングロボット５０
はレール５１の長手方向に沿って移動し、任意のケース
５８内からワークをピッキングし、ステーション５２に
受け渡すようになっている。

【００１８】図２に示すように、ステーション５２は３
段の棚５４を有し、１段目の棚５４Ａには内部に複数の
ワーク５６が積層されたケース５８が載置される。２段
目の棚５４Ｂには空のケース５８が載置される。３段目
の棚５４Ｃにはワーク５６を図２矢印Ｂ方向へ搬送する
図示しない搬送装置が取付けられている。ピッキングロ
ボット５０は、ラック５３内に収納されたケース５８か
らピッキングしたワーク５６を３段目の棚５４Ｃに取付
けられた前記搬送装置へ受渡し、空となったケース５８
を２段目の棚５４Ｂに載置する。また、１段目の棚５４
Ａに載置されたケース５８をラック５３内に収納する。

【００１９】以下、ピッキングロボット５０の詳細につ
いて説明する。ピッキングロボット５０は台座６０を有
し、台座６０には車輪６２が取付けられている。車輪６
２はパルスモータ１０６（図４参照）の駆動力が伝達さ
れて回転され、ピッキングロボット５０を前記レール５
１に沿って移動させる。

【００２０】台座６０からは鉛直方向に延びる案内レー
ル６４が取付けられており、案内レール６４にはピッキ
ング部６６の昇降部材６８が係合している。昇降部材６
８はパルスモータ１０８（図４参照）の駆動力が伝達さ
れて案内レール６４に沿って昇降移動される。昇降部材
６８にはマニピュレータ７０が取付けられている。本実
施例のマニピュレータ７０はハンドが三次元直交座標軸
に沿って移動される直交座標形とされている。

【００２１】マニピュレータ７０は、昇降部材６８に固
定され昇降部材６８と共に移動される枠体７２を備えて
いる。枠体７２の上方には長手方向に延長された一対の
ベース部材７４、７６が取付けられており、図３に示す
ように、このベース部材７４、７６は長手方向に亘って
略平行となるように配置されている。ベース部材７４、
７６の一端には板材７８が掛け渡されて固定されてい
る。また、ベース部材７４、７６の下方にはターンテー
ブル８０が固定されている。ターンテーブル８０はパル
スモータ１１０（図４参照）の駆動力が伝達されて回転
する。

【００２２】また、ターンテーブル８０上にはターンテ
ーブル８０の長手方向に沿って一対のレール８２が略平
行に敷設されている。ターンテーブル８０の一端側には
前記ケース５８を吸引する吸盤８４を備えた吸引部材８
６が配置されている。吸引部材８６はレール８２に沿っ
て移動可能とされており、パルスモータ１１２（図４参
照）の駆動力が伝達されて移動する。吸引部材８６はパ
ルスモータ１１２によってターンテーブル８０他端まで
移動され、かつターンテーブル８０が図３想像線で示す
位置まで回動した状態で、図２位置Ｂ及び位置Ｃに示す
ようにステーション５２との間でケース５８の受渡しを
行うことができる。また、レール５１の両側に配置され
たラック５３との間においても同様にケース５８の受渡
しを行うことができる。

【００２３】また、マニピュレータ７０の下方には受箱
８８が取付けられている。受箱８８の上方及び下方は開
口している。受箱８８の上方の開口は、ターンテーブル
８０が図３に実線で示す状態で開放され、ターンテーブ
ル８０が図３に想像線で示す状態で閉止される。また、
受箱８８は蓋９０を回動可能に軸支しており、蓋９０は
受箱８８下方の開口を開放、閉止可能とされている。蓋
９０はパルスモータ１１９（図４参照）の駆動力が伝達
されて回動する。ターンテーブル８０が図２位置Ｃに示
す高さ位置にある状態で、パルスモータ１１９によって
蓋９０が開放方向に移動されると、受箱８８内のワーク
５６は３段目の棚５４Ｃから突出された受皿９２へ放出
される。

【００２４】ベース部材７４のベース部材７６と対向す
る面にはパルスモータ１１４、１１８が取付けられてお
り、ベース部材７４のベース部材７６と対向する面には
パルスモータ１１６が取付けられている。ベース部材７
４とベース部材７６との間には第１の移動部材９４が掛
け渡されている。第１の移動部材９４には前記パルスモ
ータ１１４の駆動力が図示しない伝達手段を介して伝達
され、図３に実線で示す位置から図３に想像線で示す位
置Ｄまでの間を、図３矢印Ｅ方向及び矢印Ｆ方向（以
下、Ｘ軸に沿った方向とする）に移動される。

【００２５】第１の移動部材９４の側面には第２の移動
部材９６が配置されている。第２の移動部材９６には前
記パルスモータ１１６の駆動力が図示しない伝達手段を
介して伝達され、図３に想像線で示す位置Ｇから位置Ｈ
までの間を、図３矢印Ｉ方向及び矢印Ｊ方向（以下、Ｙ
軸に沿った方向とする）に移動される。

【００２６】図２に示すように、第２の移動部材９６に
は第３の移動部材９８が取付けられており、第３の移動
部材９８の垂下にはマニピュレータ７０のハンドを構成
する吸盤１００が取付けられている。第３の移動部材９
８にはパルスモータ１１８の駆動力が図示しない伝達手
段を介して伝達されて図２矢印Ｋ方向及び矢印Ｌ方向に
移動され、これに伴って吸盤１００も移動される。な
お、第１の移動部材９４、第２の移動部材９６、第３の
移動部材９８は吸盤１００（ハンド）を移動させるアー
ムを構成している。

【００２７】マニピュレータ７０は、ターンテーブル８
０上にケース５８が載置された状態で第１の移動部材９
４、第２の移動部材９６及び第３の移動部材９８を移動
させて吸盤１００を三次元直交座標軸に沿って移動さ
せ、ターンテーブル８０上のケース５８内に収容された
ワーク５６の取り出し、または他のケース５８から取り
出したワーク５６の収納を行う。

【００２８】また、マニピュレータ７０の上方には、ス
テー１０２を介してビデオカメラ３８と、ビデオカメラ
３８による撮影の照明用のライト１０４と、が配設され
ている。これらは、昇降部材６８及びピッキング部６６
と一体に移動される。ビデオカメラ３８は、ターンテー
ブル８０上にケース５８が載置された状態で、ケース５
８の中心を通る鉛直線に沿って配置されており、ケース
５８の内部、すなわちマニピュレータ７０の作業空間を
撮影する。図４に示すように、ビデオカメラ３８はカメ
ラコントロールユニット４０に接続されており、カメラ
コントロールユニット４０によって作動用の電力が供給
される。なお、カメラコントロールユニット４０は制御
回路４２の入出力ポート４２Ｄに接続されており、制御
回路４２によって作動が制御される。ビデオカメラ３８
によって撮影された映像は表示手段であるデイスプレイ
４４に映像信号として送られて画面に表示される。

【００２９】ディスプレイ４４の画面上にはタッチパネ
ル４６が設けられている。タッチパネル４６は、透明電
極を用いた多数のスイッチ４６Ａがマトリックス状に配
列されて構成されている。オペレータがディスプレイ４
４の画面に触れると、タッチパネル４６の前記多数のス
イッチ４６Ａのうちのいずれか１つがオンする。タッチ
パネル４６にはタッチパネルインタフェース回路４８が
接続されている。タッチパネルインタフェース回路４８
は制御回路４２の入出力ポート４２Ｄにも接続されてお
り、タッチパネル４６のいずれかのスイッチ４６Ａがオ
ンになると、オンになったスイッチ４６Ａの位置を前記
マトリツクスにおける位置で表した位置情報を制御回路
４２へ出力する。

【００３０】図４に示すように、制御回路４２はＲＯＭ
４２Ａ、ＣＰＵ４２Ｂ、ＲＡＭ４２Ｃ、入出力ポート４
２Ｄが互いに接続されて構成されている。パルスモータ
１０６は駆動回路１２０を介して制御回路４２の入出力
ポート４２Ｄに接続されている。パルスモータ１０６は
制御回路４２によって駆動が制御される。同様にパルス
モータ１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１
８、１１９は、各々駆動回路１２２、１２４、１２６、
１２８、１３０、１３２、１３３を介して制御回路４２
の入出力ポート４２Ｄに接続されている。

【００３１】また、入出力ポート４２Ｄにはリレー１３
４を介して吸引装置１３６が接続されている。制御回路
４２はリレー１３４によって吸引装置１３６の電源をオ
ンオフし、吸引装置４０の作動及び作動停止を制御す
る。吸引装置１３６は作動されると吸盤８４とケース５
８との間の空気を吸引し、ケース５８を吸盤８４に吸着
させる。また、同様に入出力ポート４２Ｄにはリレー１
３８を介して吸引装置１４０が接続されている。吸引装
置１４０は管路１４４を介して吸盤１００内側の空気を
吸引する。従って、吸盤１００がワーク５６に接触する
と負圧が生じてワーク５６が吸引される。

【００３２】管路１４４の途中には管路１４６の一端が
接続され、管路１４６の他端は圧力差検出センサ１４２
に接続されている。圧力差検出センサ１４２は管路１４
６内の圧力と大気圧との差を検出し、検出結果を制御回
路４２へ出力する。

【００３３】図５に示すように、本実施例では、本発明
に係る座標平面を規定する平面座標系として２次元直交
座標を用いており、前記ビデオカメラ３８は２次元直交
座標に対して垂直に、かつ入射される光の光軸が前記２
次元直交座標の原点Ｏを通過するように配置されてい
る。制御回路４２のＲＯＭ４２Ａには、ターンテーブル
８０上にケース５８が載置された状態でマニピュレータ
７０の作業空間の特定部位、具体的にはケース５８のワ
ーク５６を収容する凹部の特定の隅の点Ｐ０ の座標
（Ｘ、Ｙ）が予め記憶されている。

【００３４】次に図６及び図７のフローチャートを参照
して本実施例の作用を説明する。なお、図６のフローチ
ャートはピッキング処理の開始を指示されピッキングロ
ボット５０がステーション５２に対応すると実行され
る。

【００３５】ステップ１５０ではビデオカメラ３８及び
ディスプレイ４４を作動させる。ステップ１５２ではパ
ルスモータ１０６を駆動してレール５１に沿ってピッキ
ングロボット５０を移動させ、ピッキングを行うワーク
５６が収容されたケース５８が収納されている所定位置
でピッキングロボット５０を停止させる。

【００３６】ステップ１５４ではパルスモータ１０８を
駆動して、ターンテーブル８０が前記ケース５８が載置
された棚に対応するようにピッキング部６６を所定の高
さ位置まで移動させる。このとき同時にパルスモータ１
１０を駆動して、ターンテーブル８０を図３に実線で示
す位置へ回動させる。次のステップ１５６では、パルス
モータ１１２によって吸引部材８６をラック５３側へ移
動させ、吸引装置１３６を作動させて吸盤８４でケース
５８を吸引し、吸引部材８６を元の位置へ移動させる。
これによってケース５８はターンテーブル８０上に載置
される。

【００３７】次のステップ１５８ではワーク５６のピッ
キング処理を行う。このワーク５６のピッキング処理に
ついて、図７のフローチャートを参照して説明すると、
ステップ２００ではディスプレイ４４に表示された画像
において、処理を行うワーク５６の上面と同じ高さの特
定部位の位置をタッチパネル４６を操作して指定するよ
うオペレータに指示し、前記特定部位の位置がタッチさ
れたか否か判定する。

【００３８】例として、図８（Ａ）に示すようにケース
５８内にワーク５６が複数積層され最上層のワーク５６
（例えば「×」で示すワーク５６）に対して処理を行う
場合には、作業平面Ｓ１ 上の点Ｍの表示位置に対応す
る部位（２次元直交座標の座標平面に対して垂直な方向
に沿った前記座標平面までの距離が点Ｍと一致する部
位）が特定部位の位置としてタッチされる。また、図８
（Ｂ）に示すようにケース５８内にワーク５６が１層の
み収容されていた場合には、作業平面Ｓ２ 上の点Ｎの
表示位置に対応する部位（２次元直交座標の座標平面に
対して垂直な方向に沿った前記座標平面までの距離が点
Ｎと一致する部位）が特定部位の位置としてタッチされ
る。特定部位の位置がタッチされると特定部位の位置情
報が入力されてステップ２００の判定が肯定され、ステ
ップ２０２で入力された特定部位の位置情報を平面座標
上の座標（見かけ上の座標）へ変換する演算を行う。

【００３９】例として処理を行うワーク５６が図５に示
すように配置されていた場合、特定位置として点Ｐのデ
ィスプレイ４４上の位置がタッチパネル４６によって指
定される。平面座標系における点Ｐの実際の座標は点Ｐ
₀ の座標（ｘ ₀ 、ｙ ₀ ）と等しいが、ビデオカメラ３８
からの距離は点Ｐ₀ と点Ｐとで異なっているので、点Ｐ
はディスプレイ４４上で点Ｐ₁ の位置に表示される。従
って、ステップ２００では点Ｐの位置として点Ｐ₁ の位
置情報が入力され、ステップ２０２の演算により点Ｐの
見かけ上の座標として点Ｐ₁ の座標（ｘ₀ 、ｙ₀ ）が得
られる。

【００４０】次のステップ２０４では、ディスプレイ４
４に表示された画像において、処理を行うワーク５６の
ディスプレイ４４上の位置をタッチパネル４６を操作し
て指定するようオペレータに指示し、ワーク５６の位置
がタッチされたか否か判定する。ワーク５６の位置がタ
ッチされるとワーク５６の位置情報が入力されてステッ
プ２０４の判定が肯定され、ステップ２０６では入力さ
れたワーク５６の位置情報を平面座標上の座標（見かけ
上の座標）へ変換する演算を行う。

【００４１】例えば図５に斜線で示すワーク５６を処理
する場合、ワーク５６の中心点Ｗのディスプレイ４４上
の位置がタッチパネル４６によって指定される。ワーク
５６中心点Ｗの実際の座標は点Ｗ₀ の座標と等しいが、
ビデオカメラ３８からの距離は点Ｗと点Ｗ₀ とで異なっ
ているので、点Ｗはディスプレイ４４上で点Ｗ₁ の位置
に表示される。従って、ステップ２０４では点Ｗの位置
として点Ｗ₁ の位置情報が入力され、ステップ２０６の
演算により点Ｗの見かけ上の座標として点Ｗ₁ の座標
（ｘ_i 、ｙ_i ）が算出される。

【００４２】次のステップ２０８では、ＲＯＭ４２Ａに
予め記憶された特定部位（点Ｐ）の実際の座標（Ｘ₀ 、
Ｙ₀ ）と、見かけ上の座標（ｘ₀ 、ｙ₀ ）と、に基づい
て、ワーク５６の見かけ上の座標を実際の座標（Ｘ_i 、
Ｙ_i ）に補正する。実際の座標は次の（１）式で求めら
れる。

【００４３】

【数１】 次のステップ２１０では、上記で求めた実際の座標（Ｘ
_i 、Ｙ_i）と現在の吸盤１００の位置とを考慮して、第
１の移動部材９４及び第２の移動部材９６の移動量を演
算し、この移動量に基づいてパルスモータ１１４、１１
６を駆動して第１の移動部材９４及び第２の移動部材９
６を移動させる。前述のように（１）式によってワーク
５６の座標が補正されているので、吸盤１００はビデオ
カメラ３８とワーク５６との距離に拘わらずワーク５６
の中心を通過する略鉛直線上に位置される。

【００４４】ステップ２１２では吸引装置１４０を作動
させる。この状態では吸盤１００とワーク５６とが接触
していないので、管路１４４、１４６内の圧力と大気圧
との差は小さい。ステップ２１４ではパルスモータ１１
８を駆動して第３の移動部材を下降方向（図２矢印Ｋ方
向）へ移動させる。これに伴って吸盤１００も下降され
る。次のステップ２１６では圧力差検出センサ１４２の
出力信号を監視し、前記圧力差が所定値以上となったか
否か判定する。吸盤１００が下降しワーク５６に接触す
ると、吸盤１００とワーク５６との間の空気が吸引さ
れ、管路１４４、１４６内の圧力と大気圧との差が大き
くなる。これによりステップ２１６の判定が肯定され、
ステップ２１８で第３の移動部材９８及び吸盤の下降方
向への移動が停止される。

【００４５】ステップ２２０では第３の移動部材９８を
上昇方向へ移動させる。これに伴って、吸盤１００及び
これに吸着されたワーク５６が上昇する。ステップ２２
２では吸盤１００及びワーク５６が受箱８８の上方に位
置するように、パルスモータ１１４、１１６を駆動して
第１の移動部材９４及び第２の移動部材９６を移動させ
る。ステップ２２４では吸引装置１４０の作動を停止さ
せる。これにより吸盤１００によるワーク５６の吸着が
停止され、ワーク５６は受箱８８内へ投下されて収容さ
れる。以上で単一のワーク５６のピッキング処理は終了
し、図６のフローチャートのステップ１６０へ移行す
る。

【００４６】ステップ１６０ではターンテーブル８０上
に載置されているケース５８が空になったか否か判定す
る。空になっていないと判定した場合は、ステップ１６
２で受箱８８内がワーク５６で満杯になったか否か判定
する。受箱８８内が満杯でない場合は、ステップ１６４
で現在ターンテーブル８０上の載置されているケース５
８内に収容されているワーク５６に対してのピッキング
処理が終了したか否か判定する。

【００４７】ターンテーブル８０上のケース５８のピッ
キング処理が終了していないと判定した場合にはステッ
プ１５８に戻り、前述のワーク５６のピッキング処理を
繰り返す。ターンテーブル８０上のケース５８のピッキ
ング処理が終了したと判定した場合は、ステップ１６８
へ移行してターンテーブル８０上のケース５８をラック
５３へ移動させる。すなわち、パルスモータ１１０を駆
動して、ターンテーブル８０を図３に実線で示す位置へ
回動させ、吸引部材８６を作動させて吸盤８４でケース
５８を吸引し、パルスモータ１１２によって吸引部材８
６をラック５３側へ移動させる。これによってケース５
８はラック５３内に収納される。ステップ１６８を実行
した後はステップ１５２へ戻り、他のケース５８内のワ
ーク５６をピッキングする処理を繰り返し行う。

【００４８】また、ステップ１５８の処理によって受箱
８８内がワーク５６で満杯になった場合にはステップ１
６２の判定が肯定され、ステップ１７０以下で受箱８８
内のワーク５６をステーション５２に受け渡す処理を行
う。すなわち、ステップ１７０では前述のステップ１６
８と同様にターンテーブル８０上のケース５８をラック
５３へ移動させる。ステップ１７２ではパルスモータ１
０６を駆動してピッキングロボット５０をステーション
５２に対応する位置へ移動させる。ステップ１７４では
パルスモータ１０８を駆動して受箱８８が受皿９２に対
応するようにピッキング部６６を移動させる。ステップ
１７６ではパルスモータ１１９を駆動して受箱８８の底
部の開放方向に蓋９０を回動させる。これによってワー
ク５６は受皿９２上に投下され、３段目の棚５４Ｃの搬
送装置により搬送されてステーション５２に受け渡され
る。ステップ１７６を実行した後はステップ１７８へ移
行する。

【００４９】一方、ステップ１５８の処理によってター
ンテーブル８０上に載置されたケース５８内のワーク５
６が全てピッキングされると、ステップ１６０の判定が
肯定され、ステップ１８０以下で空のケース５８をステ
ーション５２へ搬送する処理を行う。すなわち、ステッ
プ１８０では前記ステップ１７２と同様に、ピッキング
ロボット５０をステーション５２に対応する位置まで移
動させる。ステップ１８２ではステップ１７４と同様に
ターンテーブル８０を２段目の棚５４Ｂに対応させる。
このとき同時にターンテーブル８０を図３想像線で示す
位置へ回動させる。ステップ１８４では吸引部材８６を
移動させ、空となったケース５８を２段目の棚５４Ｂへ
移動させ、前述のステップ１７８へ移行する。ステップ
１７８では処理が終了したか否か判定する。判定が否定
された場合にはステップ１５２へ戻り上述の処理を繰り
返す。判定が肯定された場合には処理を終了する。

【００５０】なお、上記では平面座標系として２次元直
交座標を用いていたが、極座標を用いることもできる。
例えば図９では極座標の原点Ｏとビデオカメラ３８に入
射する光の光軸とが一致するようにしており、ＲＯＭ４
２Ａにケース５８の凹部の特定の隅の点Ｐ₀ の座標（Ａ
₀ 、０）を予め記憶する。

【００５１】処理を行うワーク５６が図９に示すように
配置されている場合、特定部位として指定される点Ｐの
実際の座標は点Ｐ₀ の座標（Ａ₀、０）と等しいが、デ
ィスプレイ４４上で点Ｐは点Ｐ₁ の位置に表示され、点
Ｐの見かけ上の座標として点Ｐ₁ の座標（ａ₀ 、０）が
得られる。斜線で図示したワーク５６を処理するときに
は、ワーク５６の中心点Ｗはディスプレイ４４で点Ｗ₁
の位置に表示され、見かけ上の座標として点Ｗ₁ の座標
（ａ_i 、θ）が得られる。このときのワーク５６の見か
け上の座標から実際の座標（Ａ_i 、θ_i ）へは、以下の
（２）式によって補正することができる。

【００５２】

【数２】 また上記では、平面座標系の原点Ｏとビデオカメラ３８
に入射される光の光軸とが一致するようにしていたが、
必ずしも原点Ｏと前記光軸を一致させる必要はない。例
えば図１０では原点Ｏがケース５８の凹部の隅となるよ
うに２次元直交座標を設定しており、ＲＯＭ４２Ａにケ
ース５８の凹部の前記原点Ｏと対向する隅の点Ｐ₀ の座
標（Ａ₀ 、０）を予め記憶する。

【００５３】処理を行うワーク５６が図１０に示すよう
に配置されている場合、特定部位として指定される点Ｐ
はディスプレイ４４上で点Ｐ₁ の位置に表示され、見か
け上の座標として点Ｐ₁ の座標（ｘ₀ 、ｙ₀ ）が得られ
る。斜線で図示したワーク５６を処理するときには、ワ
ーク５６の中心点Ｗはディスプレイ４４で点Ｗ₁ の位置
に表示され、見かけ上の座標として点Ｗ₁ の座標
（ｘ_i 、ｙ_i ）が得られる。このときのワーク５６の見
かけ上の座標から実際の座標（Ｘ_i 、Ｙ_i ）へは、以下
の（３）式によって補正することができる。

【００５４】

【数３】 また、本実施例では入力手段としてタッチパネル４６を
用いていたが、ディスプレイ４４上の指定された部位の
位置情報を入力できればよく、ライトペン、マウス等を
用いてもよい。

【００５５】さらに、本実施例ではケース５８からワー
ク５６をピッキングする場合のピッキング位置の座標の
補正に本発明を適用していたが、ピッキングしたワーク
５６をケース５８内に収納する場合の収納位置の座標の
補正に適用することもできる。

【００５６】なお、本実施例ではオペレータによるワー
クの位置の指定を１箇所としていたが、例えばワークの
外形を特定する数箇所の位置を指定させ、数箇所の位置
情報に基づいてワークの重心位置を正確に算出して挟持
または吸着を行うようにしてもよい。

【００５７】また、本実施例では管路１４６内の圧力と
大気圧との差を検出して吸盤１００とワーク５６との接
触を検出していたが、第３の移動部材１１８に上昇方向
（図２矢印Ｌ方向）への力が加わったか否かを検出して
前記接触を検出するようにしてもよく、第３の移動部材
１１８を移動させるパルスモータ１１８を流れる電流値
を検出し、電流値の大小に基づいてパルスモータ１１８
に負荷が加わったか否かを判断して前記接触を検出して
もよい。

【００５８】また、本実施例ではピッキングロボット５
０が対向配置されたラック間を往復移動するものであっ
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば
ステーション５２を中心としてラック５３を円弧状に多
数配置し、ピッキングロボット５０をラック５３に沿っ
て円弧状に移動させるようにしてもよい。

【００５９】また、本実施例では表示手段としてディス
プレイ４４を用いていたが、このディスプレイ４４はＣ
ＲＴディスプレイでも液晶ディスプレイでもよい。

【００６０】さらに、本実施例では撮影手段としてビデ
オカメラ３８を用いたが、工業用カメラ等を用いてもよ
い。

【００６１】また、本実施例では直交座標形のマニピュ
レータ７０を用いて説明したが、本体の一点を中心にア
ームが回転伸縮してハンドを移動させる極座標形のマニ
ピュレータに適用することもできる。また、本実施例で
はハンドをワークを吸着する吸盤としていたが、ワーク
を挟持するハンド、ねじ締め、切削、溶接等を行うハン
ド等を用いることができる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
では、補正手段により、所定の座標平面に対して垂直な
方向に沿った所定の座標平面までの距離がハンドの移動
先と一致する特定部位を所定の座標平面に投影したとき
の座標値と、特定部位の表示位置に対応する座標平面上
での座標値と、に基づいてハンドの移動先の表示位置に
対応する座標平面上での座標値を補正するようにしたの
で、撮影手段とハンドの移動先との距離に拘わらず前記
ハンドの移動先へ正確にハンドを移動させることができ
る、という優れた効果が得られる。

【００６３】請求項２記載の発明では、所定の座標平面
に対して垂直な方向に沿った所定の座標平面までの距離
が所定部位と一致する特定部位の画面上での表示位置に
対応する座標平面上での座標値と、特定部位を座標平面
に投影したときの座標値と、に基づいて、所定部位の画
面上での表示位置に対応する座標平面上での座標値を補
正するようにしたので、撮影手段と所定部位との距離に
拘わらず前記所定部位の正確な座標が得られる、という
優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係るピッキングロボットを示す平面
図である。

【図２】ピッキングロボットの側面図である。

【図３】ピッキングロボットに取付けられたマニピュレ
ータの平面図である。

【図４】ピッキングロボットの概略構成を示すブロック
図である。

【図５】本実施例で設定した２次元直交座標系を示す斜
視図である。

【図６】本実施例のピッキングロボットの作用を説明す
るフローチャートである。

【図７】マニピュレータによるワークのピッキング処理
の詳細を説明するフローチャートである。

【図８】（Ａ）及び（Ｂ）はディスプレイに表示された
画像の特定部位の位置を説明する説明図である。

【図９】他の平面座標系として極座標を設定した場合を
示す斜視図である。

【図１０】原点を移動させた２次元直交座標系を平面座
標系として設定した場合を示す斜視図である。

【図１１】従来の問題点として、ビデオカメラとワーク
との距離が大きい場合のワークの座標と表示位置とのず
れを説明する説明図である。

【符号の説明】

３８ ビデオカメラ ４２ 制御回路 ４４ ディスプレイ ４６ タッチパネル ５０ ピッキングロボット ５６ ワーク ７０ マニピュレータ １００ 吸盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ６５Ｇ 61/00 Ｂ６５Ｇ 61/00 Ｇ０５Ｄ 3/12 Ｇ０５Ｄ 3/12 Ｋ (72)発明者 渡辺 一功 東京都中央区銀座８丁目21番１号 株式 会社竹中工務店 東京本店内 (56)参考文献 特開 平１−109202（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−76291（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−67606（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−191904（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/19,19/404 B25J 13/08 B65G 1/04 B65G 61/00 G01B 11/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドと前記ハンドを移動させるアーム
   とを有するマニピュレータを制御するマニピュレータ制
   御装置であって、 所定の座標平面に対して垂直に配置され前記ハンドの作
   業空間を撮影する撮影手段と、 前記撮影手段によって撮影された前記作業空間の画像を
   画面に表示する表示手段と、 ハンドの移動先、及び前記所定の座標平面に対して垂直
   な方向に沿った所定の座標平面までの距離が前記ハンド
   の移動先と一致する特定部位について、前記画面上での
   表示位置を各々指定するための指定手段と、 前記特定部位を前記座標平面に投影したときの座標値を
   記憶した記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された、前記特定部位を前記座標平
   面に投影したときの座標値と、前記指定手段を介して指
   定された特定部位の表示位置に対応する前記座標平面上
   での座標値と、に基づいて、前記指定手段を介して指定
   されたハンドの移動先の表示位置に対応する前記座標平
   面上での座標値を補正する補正手段と、 を有するマニピュレータ制御装置。
2. 【請求項２】 所定の座標平面に対して垂直に配置した
   撮影手段によって撮影した所定空間の画像を画面に表示
   し、 前記所定空間内の所定部位、及び前記所定の座標平面に
   対して垂直な方向に沿った所定の座標平面までの距離が
   前記所定部位と一致する特定部位について、前記画面上
   での表示位置を各々指定させ、 指定された前記所定部位の画面上での表示位置に対応す
   る前記座標平面上での座標値を、指定された前記特定部
   位の画面上での表示位置に対応する前記座標平面上での
   座標値と、予め記憶した前記特定部位を前記座標平面に
   投影したときの座標値と、に基づいて補正する座標補正
   方法。