JP4233620B2 - 把持位置姿勢教示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるロボットの教示に関する技術である。
【０００２】
【従来の技術】
作業者がティーチングボックス等でロボットを操作し、所定の場所に設置された部品を、実際に把持する位置姿勢へハンドを移動し、その時の位置姿勢データを保存することで、把持位置姿勢の教示を行う（例えば、福地、粟根、杉山「ロボットの現状と将来展望」日立評論Vol.68. No.10, pp763-768, 1986）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
実際のシステムにおいては、対象部品と、それを把持するために設計されたハンドとのクリアランスは大きなものではなく、把持する直前の対象部品とハンドは、非常に接近した状態にある。
現在の把持位置姿勢の教示では、このような部品を把持する直前の状態へ、作業者がティーチングボックス等で実際にロボットを操作し、ハンドを移動させるのだが、部品とハンドが接近した状態であるため、衝突等でシステムを損傷しないよう、慎重な操作が要求されるため、作業者に多大な負担を与える。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像上において対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、指定した点について位置計測を行う位置計測部を備え、二つの把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、鉛直線と点p1，p2の作る直線の作る平面上において、ノーマルベクトルｎと直交する単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持面上にある凹凸や模様による複数の直線を描く直線描画部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、直線上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、複数の直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、複数の直線上の点のうち少なくとも直線上にない３点の位置データから把持面を計算し、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持面上にある凹凸や模様による複数の直線を描く直線描画部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、複数の直線上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、複数の直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、複数の直線上の点のうち少なくとも直線上にない３点の位置データから把持面を計算し、複数の直線の内のいずれかの直線l1、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面上において、点p1を通り、かつ複数の直線の内のいずれかの直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2'を設定し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上において点p1から点p2'への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面上において、点p1，p2'の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する本発明の請求項４に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持面上にある凹凸や模様による直線部分を描く直線描画部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、直線上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、各直線上の少なくとも２点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算し、平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベクトルｏに設定し、外積ａ×ｏで得られるベクトルをノーマルベクトル１に設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する本発明の請求項５に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対象部品の直線特徴を抽出する直線抽出部、画像上において、把持面上にある複数の直線特徴を選択する直線選択部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、複数の直線特徴上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、複数の直線特徴上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、複数の直線特徴上の点のうち少なくとも直線上にない３点の位置データから把持面を計算し、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する本発明の請求項６に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対象部品の直線特徴を抽出する直線抽出部、画像上において、把持面上にある複数の直線特徴を選択する直線選択部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、複数の直線特徴上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、複数の直線特徴上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、複数の直線特徴上の点のうち少なくとも直線上にない３点の位置データから把持面を計算し、複数の直線特徴の内のいずれかの直線l1、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面上において、点p1を通り、かつ複数の直線特徴の内のいずれかの直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2'を設定し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上において点p1から点p2'への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面上において、点p1，p2'の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する本発明の請求項７に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対象部品の直線特徴を抽出する直線抽出部、画像上において、把持面上にある直線特徴を選択する直線選択部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、直線上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、各直線上の少なくとも２点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算し、平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベクトルｏに設定し、外積ａ×ｏで得られるベクトルをノーマルベクトル１に設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する本発明の請求項８に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持面となる円筒や円柱の断面を円弧で描く円弧描画部、対象部品の把持点を指定する把持点指定部、円弧上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、円孤上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、円弧もしくは閉曲線上の３点以上の位置データから把持面を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する本発明の請求項９に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対象部品の円弧特徴を抽出する円弧抽出部、画像上において、把持面となる円筒や円柱の断面の円弧特徴を選択する円弧選択部、対象部品の把持点を指定する把持点指定部、円弧上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、円弧上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、円弧もしくは閉曲線上の３点以上の位置データから把持面を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する本発明の請求項１０に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により対象部品の閉曲線特徴を抽出する閉曲線抽出部、画像上において、把持面となる円筒や円柱の断面の閉曲線特徴を選択する閉曲線選択部、対象部品の把持点p1を指定する把持点指定部、閉曲線上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、閉曲線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、円弧もしくは閉曲線上の３点以上の位置データから把持面を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する本発明の請求項１３に係る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフトウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体は、カメラによりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、画像データを基に、対象部品を把持するための部品把持データを設定し、部品把持データを基に、把持位置姿勢を計算した後、ハンド衝突検査を行い、衝突確認付きの把持位置姿勢教示を行うことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する本発明の請求項１４に係る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフトウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体は、カメラによりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、画像データを基に、対象部品を把持するための部品把持データを設定し、部品把持データを基に、把持位置姿勢を計算した後、ハンド衝突検査を行い、激突する部分があれば、衝突が無くなるまで把持位置姿勢を調整して、把持位置姿勢教示を行うことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（１）基本的な考え方
本発明の目的は、対象部品の把持位置姿勢を得ることである。
ハンドの位置姿勢は図１の例に示すように、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎと基準座標系からの位置ベクトルｐで設定される。
つまり、把持位置姿勢における各ベクトルを決定すれば良い。
そこで、本発明では、図２に示すフローチャートに従い、次の手順により、把持位置姿勢を決定する。
▲１▼カメラによりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する。
▲２▼画像データを基に、部品を把持するためのデータを設定する。具体的には、後述する部品把持データの設定方法による。
▲３▼部品把持データを基に、把持位置姿勢を計算する。具体的には、後述する把持位置姿勢計算方法による。
【００１９】
（２）部品把持データの設定方法
部品把持データは、把持する点の位置及び把持する点を含む面（以下、把持面と呼ぶ）上の特徴等を入力画像上で設定する。その方法は、以下に示す（２．１）〜（２．７）が挙げられる。
【００２０】
（２．１）把持する２点を設定する方法
この方法は、図４に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
▲１▼画像上において、図３に示すように部品の任意の把持点の２点p1，p2を指定する。
▲２▼指定した点について位置計測を行う。
▲３▼二つの把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。
【００２１】
（２．２）把持点及び把持面上の点を設定する方法
この方法は、図６に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
▲１▼画像上において、図５に示すように部品の把持点の２点p1，p2及び把持面上の他の１点p3を指定する。
▲２▼指定した点について位置計測を行う。
▲３▼それら３点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。
【００２２】
（２．３）把持面上の直線及び把持する２点を設定する方法（その１）
この方法は、図８に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
▲１▼画像上において、図７に示すように、把持面上にある凹凸や模様による直線部分l1,l2,l3,l4を描く。
▲２▼画像上において、図７に示すように部品の任意の二つの把持点p1，p2を指定する。
▲３▼▲１▼，▲２▼による直線上の点及び把持点の位置計測を行う。
▲４▼直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。
【００２３】
（２．４）把持面上の直線及び把持する２点を設定する方法（その２）
この方法は、図９に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
▲１▼画像処理により、対象部品の直線特徴抽出を行う。
▲２▼画像上において、図７に示すように把持面上にある直線特徴を選択する。
▲３▼画像上において、図７に示すように部品の任意の二つの把持点p1，p2を指定する。
▲４▼▲２▼，▲３▼による直線上の点及び把持点の位置計測を行う。
▲５▼直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。
【００２４】
（２．５）把持面上の円弧及び把持点を設定する方法（その１）
この方法は、図１１に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
▲１▼把持面が円筒や円柱の断面となる場合、図１０に示すように画像上において、その断面を円弧で描く。
▲２▼画像上において、図１０に示すように部品の一つの把持点p1を指定する。
▲３▼▲１▼，▲２▼による円弧上の点及び把持点の位置計測を行う。
▲４▼円弧上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。
【００２５】
（２．６）把持面上の円弧及び把持点を設定する方法（その２）
この方法は、図１２に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
▲１▼画像処理により、対象部品の円弧特徴抽出を行う。
▲２▼把持面が円筒や円柱の断面となる場合、図１０に示すように画像上において、その断面上にある円弧特徴を選択する。
▲３▼画像上において、図１０に示すように部品の一つの把持点p1を指定する。
▲４▼▲２▼，▲３▼による円弧上の点及び把持点の位置計測を行う。
▲５▼円弧上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。
【００２６】
（２．７）把持面上の閉曲線及び把持点を設定する方法
この方法は、図１４に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
▲１▼画像処理により、対象部品の閉曲線特徴抽出を行う。
▲２▼把持面が円筒や円柱の断面となる場合、図１３に示すように画像上において、その断面上にある閉曲線特徴を選択する。
▲３▼図１３に示すように画像上において、部品の一つの把持点p1を指定する。
▲４▼▲２▼，▲３▼による閉曲線上の点及び把持点の位置計測を行う。
▲５▼閉曲線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。
【００２７】
（３）把持位置姿勢計算方法
部品把持データを基に、アプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ、位置ベクトルｐから構成される把持位置姿勢データを計算する。その方法は、以下に示す（３．１）〜（３．７）が挙げられる。
【００２８】
（３．１）把持位置姿勢計算方法（その１）
点p1，p2及び挿入深さ１が与えられた場合、図１５のように把持位置姿勢を設定する。この方法は、図１６に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
（１）鉛直下向き方向の単位ベクトルをアプローチベクトルａに設定する。
（２）水平面に投影した時の点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定する。
（３）外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定する。
（４）位置ベクトルｐを次式のように設定する。但し、p1，p2の座標をそれぞれ（x1，y1，z1）、（x2，y2，z2）とする。
【数３】
【００２９】
（３．２）把持位置姿勢計算方法（その２）
点p1，p2及び挿入深さ１が与えられた場合、把持位置姿勢を図１７のように設定する。この方法は、図１８に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
（１）点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定する。
（２）鉛直線と点p1，p2の作る直線の作る平面上において、ノーマルベクトルｎと直交する単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定する。
（３）外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定する。
（４）点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する。
【００３０】
（３．３）把持位置姿勢計算方法（その３）
点p1，p2，p3及び挿入深さ１が与えられた場合、把持位置姿勢を図１９のように設定する。この方法は、図２０に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
（１）点p1から点p3へのベクトルと点p1から点p2へのベクトルの外積で得られる単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定する。
（２）点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定する。
（３）外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定する。
（４）点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する。
【００３１】
（３．４）把持位置姿勢計算方法（その４）
把持面上の直線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられた場合、把持位置姿勢を図２１のように設定する。この方法は、図２２に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
（１）直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算する。
（２）点p1，p2を把持面へ投影する。
（３）把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定する。
（４）把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定する。
（５）外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定する。
（６）把持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する。
【００３２】
（３．５）把持位置姿勢計算方法（その５）
把持面上の直線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられた場合、把持位置姿勢を図２３のように設定する。この方法は、図２４に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
（１）直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算する。
（２）直線l1、点p1，p2を把持面へ投影する。
（３）把持面上において、点p1を通り、かつ直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2'を設定する。
（４）把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定する。
（５）把持面上において点p1から点p2'への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定する。
（６）外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定する。
（７）把持面上において、点p1，p2'の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する。
【００３３】
（３．６）把持位置姿勢計算方法（その６）
把持面上の直線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられた場合、把持位置姿勢を図２５のように設定する。この方法は、図２６に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
（１）直線上の点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算する。
（２）平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定する。
（３）点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベクトルｏに設定する。
（４）外積ａ×ｏで得られるベクトルをノーマルベクトルｎに設定する。
（５）点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する。
【００３４】
（３．７）把持位置姿勢計算方法（その７）
把持面上の円弧や閉曲線、点p1、挿入深さ１が与えられた場合、把持位置姿勢を図２７のように設定する。この方法は、図２８に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
（１）円弧もしくは閉曲線上の点の位置データから平面（把持面）を計算する。
（２）把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求める。
（３）把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定する。
（４）円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定する。
（５）外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定する。
（６）円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する。
【００３５】
【実施例】
〔実施例１〕
本発明による把持位置姿勢を教示する基本装置の実施例を図２９に示す。
この装置は、カメラによりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、画像データを基に、部品把持データ設定部により部品を把持するための部品把持データを設定し、部品把持データを基に、把持位置姿勢計算部により把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。
部品把持位置データ設定部としては、図３０〜図３６に示す部品把持データ設定装置１〜７を使用することができる。
把持位置姿勢計算部としては、図３７〜図４３に示す把持位置姿勢計算装置１〜７を使用することができる。
【００３６】
〔実施例２〕
本発明による部品把持データ設定装置１の実施例を図３０に示す。
この装置は、図３０に示すように、把持点設定部、位置計測部及び部品把持データ設定部よりなり、図４に示すフローチャートに従い、把持する２点を設定するものである。
従って、画像上において、図３に示す部品の二つの把持点p1，p2を指定し、指定した点について位置計測を行い、二つの把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。
【００３７】
〔実施例３〕
本発明による部品把持データ設定装置２の実施例を図３１に示す。
この装置は、図３１に示すように、把持点指定部、把持面上の点指定部、位置計測部及び部品把持データ設定部よりなり、図６に示すフローチャートに従い、二つの把持点及び把持面上の１点を設定するものである。
従って、画像上において、図５に示す部品の二つの把持点p1，p2及び把持面上の１点p3を指定し、指定した点について位置計測を行い、それら３点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。
【００３８】
〔実施例４〕
本発明による部品把持データ設定装置３の実施例を図３２に示す。
この装置は、図３２に示すように、直線描画部、把持点指定部、位置計算部及び部品把持データ設定部よりなり、図８に示すフローチャートに従い、把持面上の直線及び把持する２点を設定するものである。
従って、画像上において、図７に示す把持面上にある凹凸や模様による直線部分を描き、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。
【００３９】
〔実施例５〕
本発明による部品把持データ設定装置４の実施例を図３３に示す。
この装置は、図３３に示すように、直線抽出部、直線選択部、把持点指定部、位置計測部及び部品把持データ設定部よりなり、図９に示すフローチャートに従い、把持面上の直線及び把持する２点を設定するものである。
従って、画像処理により、対象部品の直線特徴抽出を行い、画像上において、把持面上にある直線特徴を選択し、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。
【００４０】
〔実施例６〕
本発明による部品把持データ設定装置５の実施例を図３４に示す。
この装置は、図３４に示すように、円弧描画部、把持点指定部、位置計測部及び部品把持データ設定部よりなり、図１１に示すフローチャートに従い、把持面上の円弧及び把持点を設定するものである。
従って、画像上において、図１０に示す把持面となる円筒や円柱の断面を円弧で描き、部品の把持点を指定し、円弧上の点及び把持点の位置計測を行い、円孤上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。
【００４１】
〔実施例７〕
本発明による部品把持データ設定装置６の実施例を図３５に示す。
この装置は、図３５に示すように、円弧抽出部、円弧選択部、把持点指定部、位置計測部及び部品把持データ設定部よりなり、図１２に示すフローチャートに従い、把持面上の円弧及び把持点を設定するものである。
従って、画像処理により、対象部品の円弧特徴抽出を行い、画像上において、把持面となる円筒や円柱の断面の円弧特徴を選択し、部品の把持点を指定し、円弧上の点及び把持点の位置計測を行い、円弧上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。
【００４２】
〔実施例８〕
本発明による部品把持データ設定装置７の実施例を図３６に示す。この装置は、図３６に示すように、閉曲線抽出部、閉曲線選択部、把持点指定部、位置計測部及び部品把持データ設定部よりなり、図１４に示すフローチャートに従い、把持面上の閉曲線及び把持点を設定するするものである。従って、画像処理により、図１３に示す対象部品の閉曲線特徴抽出を行い、画像上において、把持面となる円筒や円柱の断面の閉曲線特徴を選択し、部品の把持点p1を指定し、閉曲線上の点及び把持点の位置計測を行い、閉曲線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。
【００４３】
〔実施例９〕
本発明による把持位置姿勢計算装置１の実施例を図３７に示す。この装置は、図３７に示すように、アプローチベクトル計算部type1、ノーマルベクトル計算部type1、位置ベクトル計算部type1、オリエントベクトル計算部type1及び把持位置姿勢データ設定部により構成され、図１６に示すフローチャートに従い、点p1，p2及び挿入深さ１が与えられた場合の把持位置姿勢を計算するものである。従って、図１５に示すように、鉛直下向き方向の単位ベクトルをアプローチベクトルａに設定し、水平面に投影した時の点p1から点p2への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、位置ベクトルｐを以下のように設定することができる。
【数４】
【００４４】
〔実施例１０〕
本発明による把持位置姿勢計算装置２の実施例を図３８に示す。この装置は、図３８に示すように、アプローチベクトル計算部type2、ノーマルベクトル計算部type2、位置ベクトル計算部type2、オリエントベクトル計算部type1及び把持位置姿勢データ設定部により構成され、図１８に示すフローチャートに従い、点p1，p2及び挿入深さ１が与えられた場合の把持位置姿勢を計算するものである。従って、図１７に示すように、点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、鉛直線と点p1，p2の作る直線の作る平面上において、ノーマルベクトルｎと直交する単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。
【００４５】
〔実施例１１〕
本発明による把持位置姿勢計算装置３の実施例を図３９に示す。この装置は、図３９に示すように、アプローチベクトル計算部type3、ノーマルベクトル計算部type2、位置ベクトル計算部type2、オリエントベクトル計算部type1及び把持位置姿勢データ設定部により構成され、図２０に示すフローチャートに従い、点p1，p2，p3及び挿入深さ１が与えられた場合の把持位置姿勢を計算するものである。従って、図１９に示すように、点p1から点p3へのベクトルと点p1から点p2へのベクトルの外積で得られる単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。
【００４６】
〔実施例１２〕
本発明による把持位置姿勢計算装置４の実施例を図４０に示す。この装置は、図４０に示すように、把持面計算部、データ投影部、アプローチベクトル計算部type4、ノーマルベクトル計算部type2、位置ベクトル計算部type2、オリエントベクトル計算部type1及び把持位置姿勢データ設定部により構成され、図２２に示すフローチャートに従い、把持面上の直線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられた場合の把持位置姿勢を計算するものである。従って、図２１に示すように、直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。
【００４７】
〔実施例１３〕
本発明による把持位置姿勢計算装置５の実施例を図４１に示す。この装置は、図４１に示すように、把持面計算部、データ投影部、把持点再設定部、アプローチベクトル計算部type4、ノーマルベクトル計算部type2、位置ベクトル計算部type2及びオリエントベクトル計算部type1、把持位置姿勢データ設定部により構成され、図２４に示すフローチャートに従い、把持面上の直線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられた場合の把持位置姿勢を計算するものである。従って、図２３に示すように、直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、直線l1、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面上において、点p1を通り、かつ直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2'を設定し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上において点p1から点p2'への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面上において、点p1，p2'の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。
【００４８】
〔実施例１４〕
本発明による把持位置姿勢計算装置６の実施例を図４２に示す。この装置は、図４２に示すように、三次元直線計算部、アプローチベクトル計算部type5、ノーマルベクトル計算部type3、位置ベクトル計算部type2、オリエントベクトル計算部type2及び把持位置姿勢データ設定部により構成され、図２６に示すフローチャートに従い、把持面上の直線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられた場合の把持位置姿勢を計算するものである。従って、図２５に示すように、直線上の点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算し、平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベクトルｏに設定し、外積ａ×ｏで得られるベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。
【００４９】
〔実施例１５〕
本発明による把持位置姿勢計算装置７の実施例を図４３に示す。この装置は、図４３に示すように、把持面計算部、円計算部、アプローチベクトル計算部type4、ノーマルベクトル計算部type4、位置ベクトル計算部type3、オリエントベクトル計算部type1及び把持位置姿勢データ設定部により構成され、図２８に示すフローチャートに従い、把持面上の円弧や閉曲線、点p1、挿入深さ１が与えられた場合の把持位置姿勢を計算するものである。従って、図２７に示すように、円弧もしくは閉曲線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。
【００５０】
〔実施例１６〕
本発明による把持位置姿勢教示装置１の実施例を図４４に示す。この装置は、請求項１に係るものである。即ち、この装置は、図４４に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type1によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type1によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type1として、図３０に示す部品把持データ設定装置１を用いれば、図４に示すフローチャートに従い、画像上において、図３に示す部品の二つの把持点p1，p2を指定し、指定した点について位置計測を行い、二つの把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。把持位置姿勢計算部type1として、図３７に示す把持位置姿勢計算装置１を用いれば、図１６に示すフローチャートに従い、鉛直下向き方向の単位ベクトルをアプローチベクトルａに設定し、水平面に投影した時の点p1から点p2への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、位置ベクトルｐを以下のように設定することができる。
【数５】
この装置によれば、入力として画像上の２点を指定するだけでよいので、操作が簡単で、対象部品に対する制約が少なく、鉛直下向き方向をアプローチベクトルとする場合、様々な部品に対応できるメリットがある。
【００５１】
〔実施例１７〕
本発明による把持位置姿勢教示装置２の実施例を図４５に示す。この装置は、請求項２に係るものである。即ち、この装置は、図４５に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type1によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type2によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type1として、図３０に示す部品把持データ設定装置１を用いれば、図４に示すフローチャートに従い、画像上において、図３に示す部品の二つの把持点p1，p2を指定し、指定した点について位置計測を行い、二つの把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。把持位置姿勢計算部type2として、図３８に示す把持位置姿勢計算装置２を用いれば、図１８に示すフローチャートに従い、点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、鉛直線と点p1，p2の作る直線の作る平面上において、ノーマルベクトルｎと直交する単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、入力として画像上の２点を指定するだけでよいので、操作が簡単で、対象部品に対する制約が少なく、把持点の選び方によって、アプローチベクトルを適切な方向に設定でき、様々な部品に対応できるメリットがある。
【００５２】
〔実施例１８〕
本発明による把持位置姿勢教示装置３の実施例を図４６に示す。この装置は、請求項３に係るものである。即ち、この装置は、図４６に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type2によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type3によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type2として、図３１に示す部品把持データ設定装置２を用いれば、図６に示すフローチャートに従い、画像上において、図５に示す部品の二つの把持点p1，p2及び把持面上の１点p3を指定し、指定した点について位置計測を行い、それら３点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type3として、図３９に示す把持位置姿勢計算装置３を用いれば、図２０に示すフローチャートに従い、点p1から点p3へのベクトルと点p1から点p2へのベクトルの外積で得られる単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、入力として画像上の３点を指定するだけでよいので、操作が簡単で、対象部品に対する制約が少なく、最も簡単な方式で、アプローチベクトルを把持面の法線方向に設定でき、様々な部品に対応できるメリットがある。
【００５３】
〔実施例１９〕
本発明による把持位置姿勢教示装置４の実施例を図４７に示す。この装置は、請求項４に係るものである。即ち、この装置は、図４７に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type3によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type4によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type3として、図３２に示す部品把持データ設定装置３を用いれば、図８に示すフローチャートに従い、画像上において、図７に示す把持面上にある凹凸や模様による直線部分を描き、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type4として、図４０に示す把持位置姿勢計算装置４を用いれば、図２２に示すフローチャートに従い、直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、把持面上に直線特徴が存在する場合、作業者がその直線を描く機能を持つため、部品の表面状態や環境条件の良否に関係なく必要な直線を入力として指定できる。また、直線上の多くの点の位置データから計算した把持面の法線方向をアプローチベクトルとして設定するため、そのデータの信頼性が大きい。
【００５４】
〔実施例２０〕
本発明による把持位置姿勢教示装置５の実施例を図４８に示す。この装置は、請求項５に係るものである。即ち、この装置は、図４８に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type3によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type5によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type3として、図３２に示す部品把持データ設定装置３を用いれば、図８に示すフローチャートに従い、画像上において、図７に示す把持面上にある凹凸や模様による直線部分を描き、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type5として、図４１に示す把持位置姿勢計算装置５を用いれば、図２４に示すフローチャートに従い、直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、直線l1、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面上において、点p1を通り、かつ直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2'を設定し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上において点p1から点p2'への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面上において、点p1，p2'の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、把持面上に直線特徴が存在する場合、作業者がその直線を描く機能を持つため、部品の表面状態や環境条件の良否に関係なく必要な直線を入力として指定できる。また、直線上の多くの点の位置データから計算した把持面の法線方向をアプローチベクトルとして設定するため、そのデータの信頼性が大きい。さらに、把持面上に基準となる線がある場合、その基準線に垂直な方向をオリエントベクトルとして設定できるため、適切な把持位置姿勢を教示できるメリットがある。
【００５５】
〔実施例２１〕
本発明による把持位置姿勢教示装置６の実施例を図４９に示す。この装置は、請求項６に係るものである。即ち、この装置は、図４９に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type3によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type6によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type3として、図３２に示す部品把持データ設定装置３を用いれば、図８に示すフローチャートに従い、画像上において、図７に示す把持面上にある凹凸や模様による直線部分を描き、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type6として、図４２に示す把持位置姿勢計算装置６を用いれば、図２６に示すフローチャートに従い、直線上の点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算し、平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベクトルｏに設定し、外積ａ×ｏで得られるベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、把持面上に直線特徴が存在する場合、作業者がその直線を描く機能を持つため、部品の表面状態や環境条件の良否に関係なく必要な直線を入力として指定できる。また、直線上の多くの点からまず直線の三次元データを計算し、さらに、三次元直線を用いてアプローチベクトルの計算をするため、信頼性の高いアプローチベクトルを得ることができる。また、その後の計算を簡単なベクトル演算のみで行うため、システムを簡単にできるメリットがある。
【００５６】
〔実施例２２〕
本発明による把持位置姿勢教示装置７の実施例を図５０に示す。この装置は、請求項７に係るものである。即ち、この装置は、図５０に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type4によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type4によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type4として、図３３に示す部品把持データ設定装置４を用いれば、図９に示すフローチャートに従い、画像処理により、対象部品の直線特徴抽出を行い、画像上において、把持面上にある直線特徴を選択し、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type4として、図４０に示す把持位置姿勢計算装置４を用いれば、図２２に示すフローチャートに従い、直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、把持面上に直線特徴が存在する場合、直線特徴抽出機能を持つため、把持面上の直線候補データを自動的に作成することで、作業者の負担を軽減することができる。また、直線上の多くの点の位置データから計算した把持面の法線方向をアプローチベクトルとして設定するため、そのデータの信頼性が大きい。
【００５７】
〔実施例２３〕
本発明による把持位置姿勢教示装置８の実施例を図５１に示す。この装置は、請求項８に係るものである。即ち、この装置は、図５１に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type4によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type5によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type4として、図３３に示す部品把持データ設定装置４を用いれば、図９に示すフローチャートに従い、画像処理により、対象部品の直線特徴抽出を行い、画像上において、把持面上にある直線特徴を選択し、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type5として、図４１に示す把持位置姿勢計算装置５を用いれば、図２４に示すフローチャートに従い、直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、直線l1、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面上において、点p1を通り、かつ直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2'を設定し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上において点p1から点p2'への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面上において、点p1，p2'の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、把持面上に直線特徴が存在する場合、直線特徴抽出機能を持つため、把持面上の直線候補データを自動的に作成することで、作業者の負担を軽減することができる。また、直線上の多くの点の位置データから計算した把持面の法線方向をアプローチベクトルとして設定するため、そのデータの信頼性が大きい。さらに、把持面上に基準となる線がある場合、その基準線に垂直な方向をオリエントベクトルとして設定できるため、適切な把持位置姿勢を教示できるメリットがある。
【００５８】
〔実施例２４〕
本発明による把持位置姿勢教示装置９の実施例を図５２に示す。この装置は、請求項９に係るものである。即ち、この装置は、図５２に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type4によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type6によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type4として、図３３に示す部品把持データ設定装置４を用いれば、図９に示すフローチャートに従い、画像処理により、対象部品の直線特徴抽出を行い、画像上において、把持面上にある直線特徴を選択し、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type6として、図４２に示す把持位置姿勢計算装置６を用いれば、図２６に示すフローチャートに従い、直線上の点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算し、平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベクトルｏに設定し、外積ａ×ｏで得られるベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、把持面上に直線特徴が存在する場合、直線特徴抽出機能を持つため、把持面上の直線候補データを自動的に作成することで、作業者の負担を軽減することができる。また、直線上の多くの点からまず直線の三次元データを計算し、さらに、三次元直線を用いてアプローチベクトルの計算をするため、信頼性の高いアプローチベクトルを得ることができる。また、その後の計算を簡単なベクトル演算のみで行うため、システムを簡単にできるメリットがある。
【００５９】
〔実施例２５〕
本発明による把持位置姿勢教示装置１０の実施例を図５３に示す。この装置は、請求項１０に係るものである。即ち、この装置は、図５３に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type5によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type7によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type5として、図３４に示す部品把持データ設定装置５を用いれば、図１１に示すフローチャートに従い、画像上において、図１０に示す把持面となる円筒や円柱の断面を円弧で描き、部品の把持点を指定し、円弧上の点及び把持点の位置計測を行い、円孤上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type7として、図４３に示す把持位置姿勢計算装置７を用いれば、図２８に示すフローチャートに従い、円弧もしくは閉曲線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、円筒や円柱の断面が把持面となる場合、作業者がその円弧を描く機能を持つため、部品の表面状態や環境条件の良否に関係なく必要な円弧を入力として指定できる。また、円弧上の多くの点の位置データから計算した把持面の法線方向をアプローチベクトルとして設定し、断面上の円の中心を基に、位置ベクトルを設定するため、それらのデータの信頼性が大きい。
【００６０】
〔実施例２６〕
本発明による把持位置姿勢教示装置１１の実施例を図５４に示す。この装置は、請求項１１に係るものである。即ち、この装置は、図５４に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type6によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type7によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type6として、図３５に示す部品把持データ設定装置６を用いれば、図１２に示すフローチャートに従い、画像処理により、対象部品の円弧特徴抽出を行い、画像上において、把持面となる円筒や円柱の断面の円弧特徴を選択し、部品の把持点を指定し、円弧上の点及び把持点の位置計測を行い、円弧上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type7として、図４３に示す把持位置姿勢計算装置７を用いれば、図２８に示すフローチャートに従い、円弧もしくは閉曲線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、円筒や円柱の断面が把持面となる場合、円弧特徴抽出機能を持つため、把持面上の円弧候補データを自動的に作成することで、作業者の負担を軽減することができる。また、円弧上の多くの点の位置データから計算した把持面の法線方向をアプローチベクトルとして設定し、断面上の円の中心を基に、位置ベクトルを設定するため、それらのデータの信頼性が大きい。
【００６１】
〔実施例２７〕
本発明による把持位置姿勢教示装置１２の実施例を図５５に示す。この装置は、請求項１２に係るものである。即ち、この装置は、図５５に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type7によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type7によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type7として、図３６に示す部品把持データ設定装置７を用いれば、図１４に示すフローチャートに従い、画像処理により、図１３に示す対象部品の閉曲線特徴抽出を行い、画像上において、把持面となる円筒や円柱の断面の閉曲線特徴を選択し、部品の把持点p1を指定し、閉曲線上の点及び把持点の位置計測を行い、閉曲線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type7として、図４３に示す把持位置姿勢計算装置７を用いれば、図２８に示すフローチャートに従い、円弧もしくは閉曲線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、円筒や円柱の断面が把持面となる場合、閉曲線特徴抽出機能を持つため、ノイズの多い入力画像からでも、把持面上の閉曲線候補データを自動的に作成することができ、作業者の負担を軽減することができる。また、円弧上の多くの点の位置データから計算した把持面の法線方向をアプローチベクトルとして設定し、断面上の円の中心を基に、位置ベクトルを設定するため、それらのデータの信頼性が大きい。
【００６２】
〔実施例２８〕
本発明による衝突確認付き把持位置姿勢教示装置の実施例を図５６に示す。
この装置は、請求項１３に係るものである。
即ち、この装置は、図５６に示すように、画像入力部、部品把持データ設定部、把持位置姿勢計算部及びハンド衝突検査部よりなり、図５７に示すフローチャートに従い、カメラによりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、画像データを基に、部品を把持するための部品把持データを設定し、部品把持データを基に、把持位置姿勢を計算した後、ハンド衝突検査（特願平９−１２３７４１号）を行い、衝突確認付きの把持位置姿勢教示を行うものである。
この装置によれば、把持位置姿勢を計算した後、ハンド衝突検査機能により、実機でのテストを行う前に、把持位置姿勢が適切かどうかを判断できるため、作業効率が良く、また、システムの損傷を予防できるメリットがある。
尚、上記ハンド衝突検査は、実際にハンドリングを行う前に、ロボットのハンドが対象部品等に衝突するか否かを事前に検査することを目的とし、ハンド形状データ設定部により予め設定したハンド形状データを、座標変換部により、ハンドリング位置姿勢に座標変換し、座標変換したハンド形状データを基に、位置計測範囲設定部により、位置計測範囲を設定し、三次元位置計測部により、設定した位置計測範囲内の点の三次元位置計測を行い、衝突解析点抽出部により、三次元位置計測を行った点から、衝突検査に必要な衝突解析点を抽出し、抽出した衝突解析点を基に、衝突判断部により、衝突する点の有無を判断するものである。
【００６３】
〔実施例２９〕
本発明による調整機能付き把持位置姿勢教示装置の実施例を図５８に示す。
この装置は、請求項１４に係るものである。
即ち、この装置は、図５８に示すように部品把持データ設定部、把持位置姿勢計算部、ハンド衝突検査部及び把持位置姿勢調整部よりなり、図５９に示すフローチャートに従い、カメラによりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、画像データを基に、部品を把持するための部品把持データを設定し、部品把持データを基に、把持位置姿勢を計算した後、ハンド衝突検査（特願平９−１２３７４１号）を行い、激突する部分があれば、衝突が無くなるまで把持位置姿勢を調整して、把持位置姿勢教示を行うものである。
この装置によれば、把持位置姿勢を計算した後、ハンド衝突検査機能により、実機でのテストを行う前に、把持位置姿勢が適切かどうかを判断できるため、システムの損傷を予防できる。
さらに、把持位置姿勢の調整機能により、把持位置姿勢の微調整ができるため、ハンド衝突検査で現在の把持位置姿勢が不適当と判断されても、最初から把持位置姿勢教示を行う必要が無く、作業を効率よく行うことができるメリットがある。
【００６４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、ロボットの教示に関する本発明は、以下の効果を奏する。
（１）ロボットを実際に動作させる教示とは異なり、慎重な操作が必要でないため、作業者の肉体的且つ精神的負担を軽減できる。
（２）ロボットを実際に動作させる教示に比べて、教示に必要な時間が短いため、作業時間を短縮できる。
（３）ロボットを実際に動作させる教示に比べて、簡単に教示できるため、把持位置姿勢の変更が容易に行える。
（４）把持位置姿勢の変更が容易なため、対象部品の変更に容易に対応できる。
（５）（２），（３）の理由で、把持位置姿勢教示作業の作業効率を上げることができる。
（６）ロボットを実際に動作させる教示に比べて、簡単に教示できるため、他品種の対象物に対する教示が、容易に行える。
（７）実際のロボットの動作とほ別に、オフラインで教示が行えるため、ロボット操作ミスによるシステムへの損傷が生しない。
（８）ロボットから離れた場所で教示が可能なため、作業者の安全を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハンドの位置姿勢の設定例を示す説明図であるる。
【図２】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャートである。
【図３】把持点の設定例を示す説明図である。
【図４】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャートである。
【図５】把持点及び把持面上の点の設定例を示す説明図である。
【図６】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャートである。
【図７】把持点上の直線及び把持点の設定例を示す説明図である。
【図８】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャートである。
【図９】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャートである。
【図１０】把持点上の円弧及び把持点の設定例を示す説明図である。
【図１１】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャートである。
【図１２】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャートである。
【図１３】把持点上の閉曲線及び把持点の設定例を示す説明図である。
【図１４】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャートである。
【図１５】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図である。
【図１６】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図である。
【図１８】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図である。
【図２０】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図である。
【図２２】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチャートである。
【図２３】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図である。
【図２４】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチャートである。
【図２５】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図である。
【図２６】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチャートである。
【図２７】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図である。
【図２８】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチャートである。
【図２９】本発明の第１の実施例に係る把持位置姿勢を教示する基本装置を示す構成図である。
【図３０】本発明の第２の実施例に係る部品把持データ設定装置を示す構成図である。
【図３１】本発明の第３の実施例に係る部品把持データ設定装置を示す構成図である。
【図３２】本発明の第４の実施例に係る部品把持データ設定装置を示す構成図である。
【図３３】本発明の第５の実施例に係る部品把持データ設定装置を示す構成図である。
【図３４】本発明の第６の実施例に係る部品把持データ設定装置を示す構成図である。
【図３５】本発明の第７の実施例に係る部品把持データ設定装置を示す構成図である。
【図３６】本発明の第８の実施例に係る部品把持データ設定装置を示す構成図である。
【図３７】本発明の第９の実施例に係る把持位置姿勢計算装置を示す構成図である。
【図３８】本発明の第１０の実施例に係る把持位置姿勢計算装置を示す構成図である。
【図３９】本発明の第１１の実施例に係る把持位置姿勢計算装置を示す構成図である。
【図４０】本発明の第１２の実施例に係る把持位置姿勢計算装置を示す構成図である。
【図４１】本発明の第１３の実施例に係る把持位置姿勢計算装置を示す構成図である。
【図４２】本発明の第１４の実施例に係る把持位置姿勢計算装置を示す構成図である。
【図４３】本発明の第１５の実施例に係る把持位置姿勢計算装置を示す構成図である。
【図４４】本発明の第１６の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図４５】本発明の第１７の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図４６】本発明の第１８の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図４７】本発明の第１９の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図４８】本発明の第２０の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図４９】本発明の第２１の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５０】本発明の第２２の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５１】本発明の第２３の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５２】本発明の第２４の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５３】本発明の第２５の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５４】本発明の第２６の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５５】本発明の第２７の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５６】本発明の第２８の実施例に係る衝突確認付き把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５７】本発明の第２８の実施例に係る衝突確認付き把持位置姿勢教示装置を示すフローチャートである。
【図５８】本発明の第２９の実施例に係る調整機能付き把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５９】本発明の第２９の実施例に係る調整機能付き把持位置姿勢教示方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
ａ アプローチベクトル
ｏ オリエントベクトル
ｎ ノーマルベクトル
p1，p2 把持点
p3 把持面上の他の点
l1 ,l2 ,l3,l4 直線
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるロボットの教示に関する技術である。
【０００２】
【従来の技術】
作業者がティーチングボックス等でロボットを操作し、所定の場所に設置された部品を、実際に把持する位置姿勢へハンドを移動し、その時の位置姿勢データを保存することで、把持位置姿勢の教示を行う（例えば、福地、粟根、杉山「ロボットの現状と将来展望」日立評論Vol.68. No.10, pp763-768, 1986）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
実際のシステムにおいては、対象部品と、それを把持するために設計されたハンドとのクリアランスは大きなものではなく、把持する直前の対象部品とハンドは、非常に接近した状態にある。
現在の把持位置姿勢の教示では、このような部品を把持する直前の状態へ、作業者がティーチングボックス等で実際にロボットを操作し、ハンドを移動させるのだが、部品とハンドが接近した状態であるため、衝突等でシステムを損傷しないよう、慎重な操作が要求されるため、作業者に多大な負担を与える。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像上において対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、指定した点について位置計測を行う位置計測部を備え、二つの把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、鉛直線と点p1，p2の作る直線の作る平面上において、ノーマルベクトルｎと直交する単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持面上にある凹凸や模様による複数の直線を描く直線描画部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、直線上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、複数の直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、複数の直線上の点のうち少なくとも直線上にない３点の位置データから把持面を計算し、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持面上にある凹凸や模様による複数の直線を描く直線描画部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、複数の直線上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、複数の直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、複数の直線上の点のうち少なくとも直線上にない３点の位置データから把持面を計算し、複数の直線の内のいずれかの直線l1、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面上において、点p1を通り、かつ複数の直線の内のいずれかの直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2'を設定し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上において点p1から点p2'への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面上において、点p1，p2'の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する本発明の請求項４に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持面上にある凹凸や模様による直線部分を描く直線描画部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、直線上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、各直線上の少なくとも２点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算し、平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベクトルｏに設定し、外積ａ×ｏで得られるベクトルをノーマルベクトル１に設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する本発明の請求項５に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対象部品の直線特徴を抽出する直線抽出部、画像上において、把持面上にある複数の直線特徴を選択する直線選択部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、複数の直線特徴上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、複数の直線特徴上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、複数の直線特徴上の点のうち少なくとも直線上にない３点の位置データから把持面を計算し、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する本発明の請求項６に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対象部品の直線特徴を抽出する直線抽出部、画像上において、把持面上にある複数の直線特徴を選択する直線選択部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、複数の直線特徴上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、複数の直線特徴上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、複数の直線特徴上の点のうち少なくとも直線上にない３点の位置データから把持面を計算し、複数の直線特徴の内のいずれかの直線l1、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面上において、点p1を通り、かつ複数の直線特徴の内のいずれかの直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2'を設定し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上において点p1から点p2'への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面上において、点p1，p2'の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する本発明の請求項７に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対象部品の直線特徴を抽出する直線抽出部、画像上において、把持面上にある直線特徴を選択する直線選択部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、直線上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、各直線上の少なくとも２点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算し、平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベクトルｏに設定し、外積ａ×ｏで得られるベクトルをノーマルベクトル１に設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する本発明の請求項８に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持面となる円筒や円柱の断面を円弧で描く円弧描画部、対象部品の把持点を指定する把持点指定部、円弧上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、円孤上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、円弧もしくは閉曲線上の３点以上の位置データから把持面を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する本発明の請求項９に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対象部品の円弧特徴を抽出する円弧抽出部、画像上において、把持面となる円筒や円柱の断面の円弧特徴を選択する円弧選択部、対象部品の把持点を指定する把持点指定部、円弧上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、円弧上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、円弧もしくは閉曲線上の３点以上の位置データから把持面を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する本発明の請求項１０に係る把持位置姿勢教示装置は、ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により対象部品の閉曲線特徴を抽出する閉曲線抽出部、画像上において、把持面となる円筒や円柱の断面の閉曲線特徴を選択する閉曲線選択部、対象部品の把持点p1を指定する把持点指定部、閉曲線上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、閉曲線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、円弧もしくは閉曲線上の３点以上の位置データから把持面を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する本発明の請求項１３に係る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフトウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体は、カメラによりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、画像データを基に、対象部品を把持するための部品把持データを設定し、部品把持データを基に、把持位置姿勢を計算した後、ハンド衝突検査を行い、衝突確認付きの把持位置姿勢教示を行うことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する本発明の請求項１４に係る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフトウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体は、カメラによりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、画像データを基に、対象部品を把持するための部品把持データを設定し、部品把持データを基に、把持位置姿勢を計算した後、ハンド衝突検査を行い、激突する部分があれば、衝突が無くなるまで把持位置姿勢を調整して、把持位置姿勢教示を行うことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（１）基本的な考え方
本発明の目的は、対象部品の把持位置姿勢を得ることである。
ハンドの位置姿勢は図１の例に示すように、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎと基準座標系からの位置ベクトルｐで設定される。
つまり、把持位置姿勢における各ベクトルを決定すれば良い。
そこで、本発明では、図２に示すフローチャートに従い、次の手順により、把持位置姿勢を決定する。
▲１▼カメラによりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する。
▲２▼画像データを基に、部品を把持するためのデータを設定する。具体的には、後述する部品把持データの設定方法による。
▲３▼部品把持データを基に、把持位置姿勢を計算する。具体的には、後述する把持位置姿勢計算方法による。
【００１９】
（２）部品把持データの設定方法
部品把持データは、把持する点の位置及び把持する点を含む面（以下、把持面と呼ぶ）上の特徴等を入力画像上で設定する。その方法は、以下に示す（２．１）〜（２．７）が挙げられる。
【００２０】
（２．１）把持する２点を設定する方法
この方法は、図４に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
▲１▼画像上において、図３に示すように部品の任意の把持点の２点p1，p2を指定する。
▲２▼指定した点について位置計測を行う。
▲３▼二つの把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。
【００２１】
（２．２）把持点及び把持面上の点を設定する方法
この方法は、図６に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
▲１▼画像上において、図５に示すように部品の把持点の２点p1，p2及び把持面上の他の１点p3を指定する。
▲２▼指定した点について位置計測を行う。
▲３▼それら３点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。
【００２２】
（２．３）把持面上の直線及び把持する２点を設定する方法（その１）
この方法は、図８に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
▲１▼画像上において、図７に示すように、把持面上にある凹凸や模様による直線部分l1,l2,l3,l4を描く。
▲２▼画像上において、図７に示すように部品の任意の二つの把持点p1，p2を指定する。
▲３▼▲１▼，▲２▼による直線上の点及び把持点の位置計測を行う。
▲４▼直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。
【００２３】
（２．４）把持面上の直線及び把持する２点を設定する方法（その２）
この方法は、図９に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
▲１▼画像処理により、対象部品の直線特徴抽出を行う。
▲２▼画像上において、図７に示すように把持面上にある直線特徴を選択する。
▲３▼画像上において、図７に示すように部品の任意の二つの把持点p1，p2を指定する。
▲４▼▲２▼，▲３▼による直線上の点及び把持点の位置計測を行う。
▲５▼直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。
【００２４】
（２．５）把持面上の円弧及び把持点を設定する方法（その１）
この方法は、図１１に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
▲１▼把持面が円筒や円柱の断面となる場合、図１０に示すように画像上において、その断面を円弧で描く。
▲２▼画像上において、図１０に示すように部品の一つの把持点p1を指定する。
▲３▼▲１▼，▲２▼による円弧上の点及び把持点の位置計測を行う。
▲４▼円弧上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。
【００２５】
（２．６）把持面上の円弧及び把持点を設定する方法（その２）
この方法は、図１２に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
▲１▼画像処理により、対象部品の円弧特徴抽出を行う。
▲２▼把持面が円筒や円柱の断面となる場合、図１０に示すように画像上において、その断面上にある円弧特徴を選択する。
▲３▼画像上において、図１０に示すように部品の一つの把持点p1を指定する。
▲４▼▲２▼，▲３▼による円弧上の点及び把持点の位置計測を行う。
▲５▼円弧上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。
【００２６】
（２．７）把持面上の閉曲線及び把持点を設定する方法
この方法は、図１４に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
▲１▼画像処理により、対象部品の閉曲線特徴抽出を行う。
▲２▼把持面が円筒や円柱の断面となる場合、図１３に示すように画像上において、その断面上にある閉曲線特徴を選択する。
▲３▼図１３に示すように画像上において、部品の一つの把持点p1を指定する。
▲４▼▲２▼，▲３▼による閉曲線上の点及び把持点の位置計測を行う。
▲５▼閉曲線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。
【００２７】
（３）把持位置姿勢計算方法
部品把持データを基に、アプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ、位置ベクトルｐから構成される把持位置姿勢データを計算する。その方法は、以下に示す（３．１）〜（３．７）が挙げられる。
【００２８】
（３．１）把持位置姿勢計算方法（その１）
点p1，p2及び挿入深さ１が与えられた場合、図１５のように把持位置姿勢を設定する。この方法は、図１６に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
（１）鉛直下向き方向の単位ベクトルをアプローチベクトルａに設定する。
（２）水平面に投影した時の点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定する。
（３）外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定する。
（４）位置ベクトルｐを次式のように設定する。但し、p1，p2の座標をそれぞれ（x1，y1，z1）、（x2，y2，z2）とする。
【数３】
（３．２）把持位置姿勢計算方法（その２）
点p1，p2及び挿入深さ１が与えられた場合、把持位置姿勢を図１７のように設定する。この方法は、図１８に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
（１）点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定する。
（２）鉛直線と点p1，p2の作る直線の作る平面上において、ノーマルベクトルｎと直交する単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定する。
（３）外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定する。
（４）点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する。
【００３０】
（３．３）把持位置姿勢計算方法（その３）
点p1，p2，p3及び挿入深さ１が与えられた場合、把持位置姿勢を図１９のように設定する。この方法は、図２０に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
（１）点p1から点p3へのベクトルと点p1から点p2へのベクトルの外積で得られる単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定する。
（２）点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定する。
（３）外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定する。
（４）点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する。
【００３１】
（３．４）把持位置姿勢計算方法（その４）
把持面上の直線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられた場合、把持位置姿勢を図２１のように設定する。この方法は、図２２に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
（１）直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算する。
（２）点p1，p2を把持面へ投影する。
（３）把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定する。
（４）把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定する。
（５）外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定する。
（６）把持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する。
【００３２】
（３．５）把持位置姿勢計算方法（その５）
把持面上の直線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられた場合、把持位置姿勢を図２３のように設定する。この方法は、図２４に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
（１）直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算する。
（２）直線l1、点p1，p2を把持面へ投影する。
（３）把持面上において、点p1を通り、かつ直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2'を設定する。
（４）把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定する。
（５）把持面上において点p1から点p2'への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定する。
（６）外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定する。
（７）把持面上において、点p1，p2'の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する。
【００３３】
（３．６）把持位置姿勢計算方法（その６）
把持面上の直線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられた場合、把持位置姿勢を図２５のように設定する。この方法は、図２６に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
（１）直線上の点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算する。
（２）平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定する。
（３）点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベクトルｏに設定する。
（４）外積ａ×ｏで得られるベクトルをノーマルベクトルｎに設定する。
（５）点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する。
【００３４】
（３．７）把持位置姿勢計算方法（その７）
把持面上の円弧や閉曲線、点p1、挿入深さ１が与えられた場合、把持位置姿勢を図２７のように設定する。この方法は、図２８に示すフローチャートに従い、以下のように行う。
（１）円弧もしくは閉曲線上の点の位置データから平面（把持面）を計算する。
（２）把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求める。
（３）把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定する。
（４）円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定する。
（５）外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定する。
（６）円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する。
【００３５】
【実施例】
〔実施例１〕
本発明による把持位置姿勢を教示する基本装置の実施例を図２９に示す。
この装置は、カメラによりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、画像データを基に、部品把持データ設定部により部品を把持するための部品把持データを設定し、部品把持データを基に、把持位置姿勢計算部により把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。
部品把持位置データ設定部としては、図３０〜図３６に示す部品把持データ設定装置１〜７を使用することができる。
把持位置姿勢計算部としては、図３７〜図４３に示す把持位置姿勢計算装置１〜７を使用することができる。
【００３６】
〔実施例２〕
本発明による部品把持データ設定装置１の実施例を図３０に示す。
この装置は、図３０に示すように、把持点設定部、位置計測部及び部品把持データ設定部よりなり、図４に示すフローチャートに従い、把持する２点を設定するものである。
従って、画像上において、図３に示す部品の二つの把持点p1，p2を指定し、指定した点について位置計測を行い、二つの把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。
【００３７】
〔実施例３〕
本発明による部品把持データ設定装置２の実施例を図３１に示す。
この装置は、図３１に示すように、把持点指定部、把持面上の点指定部、位置計測部及び部品把持データ設定部よりなり、図６に示すフローチャートに従い、二つの把持点及び把持面上の１点を設定するものである。
従って、画像上において、図５に示す部品の二つの把持点p1，p2及び把持面上の１点p3を指定し、指定した点について位置計測を行い、それら３点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。
【００３８】
〔実施例４〕
本発明による部品把持データ設定装置３の実施例を図３２に示す。
この装置は、図３２に示すように、直線描画部、把持点指定部、位置計算部及び部品把持データ設定部よりなり、図８に示すフローチャートに従い、把持面上の直線及び把持する２点を設定するものである。
従って、画像上において、図７に示す把持面上にある凹凸や模様による直線部分を描き、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。
【００３９】
〔実施例５〕
本発明による部品把持データ設定装置４の実施例を図３３に示す。
この装置は、図３３に示すように、直線抽出部、直線選択部、把持点指定部、位置計測部及び部品把持データ設定部よりなり、図９に示すフローチャートに従い、把持面上の直線及び把持する２点を設定するものである。
従って、画像処理により、対象部品の直線特徴抽出を行い、画像上において、把持面上にある直線特徴を選択し、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。
【００４０】
〔実施例６〕
本発明による部品把持データ設定装置５の実施例を図３４に示す。
この装置は、図３４に示すように、円弧描画部、把持点指定部、位置計測部及び部品把持データ設定部よりなり、図１１に示すフローチャートに従い、把持面上の円弧及び把持点を設定するものである。
従って、画像上において、図１０に示す把持面となる円筒や円柱の断面を円弧で描き、部品の把持点を指定し、円弧上の点及び把持点の位置計測を行い、円孤上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。
【００４１】
〔実施例７〕
本発明による部品把持データ設定装置６の実施例を図３５に示す。
この装置は、図３５に示すように、円弧抽出部、円弧選択部、把持点指定部、位置計測部及び部品把持データ設定部よりなり、図１２に示すフローチャートに従い、把持面上の円弧及び把持点を設定するものである。
従って、画像処理により、対象部品の円弧特徴抽出を行い、画像上において、把持面となる円筒や円柱の断面の円弧特徴を選択し、部品の把持点を指定し、円弧上の点及び把持点の位置計測を行い、円弧上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。
【００４２】
〔実施例８〕
本発明による部品把持データ設定装置７の実施例を図３６に示す。この装置は、図３６に示すように、閉曲線抽出部、閉曲線選択部、把持点指定部、位置計測部及び部品把持データ設定部よりなり、図１４に示すフローチャートに従い、把持面上の閉曲線及び把持点を設定するするものである。従って、画像処理により、図１３に示す対象部品の閉曲線特徴抽出を行い、画像上において、把持面となる円筒や円柱の断面の閉曲線特徴を選択し、部品の把持点p1を指定し、閉曲線上の点及び把持点の位置計測を行い、閉曲線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。
【００４３】
〔実施例９〕
本発明による把持位置姿勢計算装置１の実施例を図３７に示す。この装置は、図３７に示すように、アプローチベクトル計算部type1、ノーマルベクトル計算部type1、位置ベクトル計算部type1、オリエントベクトル計算部type1及び把持位置姿勢データ設定部により構成され、図１６に示すフローチャートに従い、点p1，p2及び挿入深さ１が与えられた場合の把持位置姿勢を計算するものである。従って、図１５に示すように、鉛直下向き方向の単位ベクトルをアプローチベクトルａに設定し、水平面に投影した時の点p1から点p2への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、位置ベクトルｐを以下のように設定することができる。
【数４】
〔実施例１０〕
本発明による把持位置姿勢計算装置２の実施例を図３８に示す。この装置は、図３８に示すように、アプローチベクトル計算部type2、ノーマルベクトル計算部type2、位置ベクトル計算部type2、オリエントベクトル計算部type1及び把持位置姿勢データ設定部により構成され、図１８に示すフローチャートに従い、点p1，p2及び挿入深さ１が与えられた場合の把持位置姿勢を計算するものである。従って、図１７に示すように、点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、鉛直線と点p1，p2の作る直線の作る平面上において、ノーマルベクトルｎと直交する単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。
【００４５】
〔実施例１１〕
本発明による把持位置姿勢計算装置３の実施例を図３９に示す。この装置は、図３９に示すように、アプローチベクトル計算部type3、ノーマルベクトル計算部type2、位置ベクトル計算部type2、オリエントベクトル計算部type1及び把持位置姿勢データ設定部により構成され、図２０に示すフローチャートに従い、点p1，p2，p3及び挿入深さ１が与えられた場合の把持位置姿勢を計算するものである。従って、図１９に示すように、点p1から点p3へのベクトルと点p1から点p2へのベクトルの外積で得られる単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。
【００４６】
〔実施例１２〕
本発明による把持位置姿勢計算装置４の実施例を図４０に示す。この装置は、図４０に示すように、把持面計算部、データ投影部、アプローチベクトル計算部type4、ノーマルベクトル計算部type2、位置ベクトル計算部type2、オリエントベクトル計算部type1及び把持位置姿勢データ設定部により構成され、図２２に示すフローチャートに従い、把持面上の直線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられた場合の把持位置姿勢を計算するものである。従って、図２１に示すように、直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。
【００４７】
〔実施例１３〕
本発明による把持位置姿勢計算装置５の実施例を図４１に示す。この装置は、図４１に示すように、把持面計算部、データ投影部、把持点再設定部、アプローチベクトル計算部type4、ノーマルベクトル計算部type2、位置ベクトル計算部type2及びオリエントベクトル計算部type1、把持位置姿勢データ設定部により構成され、図２４に示すフローチャートに従い、把持面上の直線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられた場合の把持位置姿勢を計算するものである。従って、図２３に示すように、直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、直線l1、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面上において、点p1を通り、かつ直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2'を設定し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上において点p1から点p2'への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面上において、点p1，p2'の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。
【００４８】
〔実施例１４〕
本発明による把持位置姿勢計算装置６の実施例を図４２に示す。この装置は、図４２に示すように、三次元直線計算部、アプローチベクトル計算部type5、ノーマルベクトル計算部type3、位置ベクトル計算部type2、オリエントベクトル計算部type2及び把持位置姿勢データ設定部により構成され、図２６に示すフローチャートに従い、把持面上の直線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられた場合の把持位置姿勢を計算するものである。従って、図２５に示すように、直線上の点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算し、平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベクトルｏに設定し、外積ａ×ｏで得られるベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。
【００４９】
〔実施例１５〕
本発明による把持位置姿勢計算装置７の実施例を図４３に示す。この装置は、図４３に示すように、把持面計算部、円計算部、アプローチベクトル計算部type4、ノーマルベクトル計算部type4、位置ベクトル計算部type3、オリエントベクトル計算部type1及び把持位置姿勢データ設定部により構成され、図２８に示すフローチャートに従い、把持面上の円弧や閉曲線、点p1、挿入深さ１が与えられた場合の把持位置姿勢を計算するものである。従って、図２７に示すように、円弧もしくは閉曲線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。
【００５０】
〔実施例１６〕
本発明による把持位置姿勢教示装置１の実施例を図４４に示す。この装置は、請求項１に係るものである。即ち、この装置は、図４４に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type1によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type1によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type1として、図３０に示す部品把持データ設定装置１を用いれば、図４に示すフローチャートに従い、画像上において、図３に示す部品の二つの把持点p1，p2を指定し、指定した点について位置計測を行い、二つの把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。把持位置姿勢計算部type1として、図３７に示す把持位置姿勢計算装置１を用いれば、図１６に示すフローチャートに従い、鉛直下向き方向の単位ベクトルをアプローチベクトルａに設定し、水平面に投影した時の点p1から点p2への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、位置ベクトルｐを以下のように設定することができる。
【数５】
【００５１】
〔実施例１７〕
本発明による把持位置姿勢教示装置２の実施例を図４５に示す。この装置は、請求項２に係るものである。即ち、この装置は、図４５に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type1によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type2によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type1として、図３０に示す部品把持データ設定装置１を用いれば、図４に示すフローチャートに従い、画像上において、図３に示す部品の二つの把持点p1，p2を指定し、指定した点について位置計測を行い、二つの把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する。把持位置姿勢計算部type2として、図３８に示す把持位置姿勢計算装置２を用いれば、図１８に示すフローチャートに従い、点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、鉛直線と点p1，p2の作る直線の作る平面上において、ノーマルベクトルｎと直交する単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、入力として画像上の２点を指定するだけでよいので、操作が簡単で、対象部品に対する制約が少なく、把持点の選び方によって、アプローチベクトルを適切な方向に設定でき、様々な部品に対応できるメリットがある。
【００５２】
〔実施例１８〕
本発明による把持位置姿勢教示装置３の実施例を図４６に示す。この装置は、請求項３に係るものである。即ち、この装置は、図４６に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type2によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type3によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type2として、図３１に示す部品把持データ設定装置２を用いれば、図６に示すフローチャートに従い、画像上において、図５に示す部品の二つの把持点p1，p2及び把持面上の１点p3を指定し、指定した点について位置計測を行い、それら３点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type3として、図３９に示す把持位置姿勢計算装置３を用いれば、図２０に示すフローチャートに従い、点p1から点p3へのベクトルと点p1から点p2へのベクトルの外積で得られる単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、入力として画像上の３点を指定するだけでよいので、操作が簡単で、対象部品に対する制約が少なく、最も簡単な方式で、アプローチベクトルを把持面の法線方向に設定でき、様々な部品に対応できるメリットがある。
【００５３】
〔実施例１９〕
本発明による把持位置姿勢教示装置４の実施例を図４７に示す。この装置は、請求項４に係るものである。即ち、この装置は、図４７に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type3によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type4によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type3として、図３２に示す部品把持データ設定装置３を用いれば、図８に示すフローチャートに従い、画像上において、図７に示す把持面上にある凹凸や模様による直線部分を描き、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type4として、図４０に示す把持位置姿勢計算装置４を用いれば、図２２に示すフローチャートに従い、直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、把持面上に直線特徴が存在する場合、作業者がその直線を描く機能を持つため、部品の表面状態や環境条件の良否に関係なく必要な直線を入力として指定できる。また、直線上の多くの点の位置データから計算した把持面の法線方向をアプローチベクトルとして設定するため、そのデータの信頼性が大きい。
【００５４】
〔実施例２０〕
本発明による把持位置姿勢教示装置５の実施例を図４８に示す。この装置は、請求項５に係るものである。即ち、この装置は、図４８に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type3によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type5によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type3として、図３２に示す部品把持データ設定装置３を用いれば、図８に示すフローチャートに従い、画像上において、図７に示す把持面上にある凹凸や模様による直線部分を描き、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type5として、図４１に示す把持位置姿勢計算装置５を用いれば、図２４に示すフローチャートに従い、直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、直線l1、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面上において、点p1を通り、かつ直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2'を設定し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上において点p1から点p2'への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面上において、点p1，p2'の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、把持面上に直線特徴が存在する場合、作業者がその直線を描く機能を持つため、部品の表面状態や環境条件の良否に関係なく必要な直線を入力として指定できる。また、直線上の多くの点の位置データから計算した把持面の法線方向をアプローチベクトルとして設定するため、そのデータの信頼性が大きい。さらに、把持面上に基準となる線がある場合、その基準線に垂直な方向をオリエントベクトルとして設定できるため、適切な把持位置姿勢を教示できるメリットがある。
【００５５】
〔実施例２１〕
本発明による把持位置姿勢教示装置６の実施例を図４９に示す。この装置は、請求項６に係るものである。即ち、この装置は、図４９に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type3によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type6によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type3として、図３２に示す部品把持データ設定装置３を用いれば、図８に示すフローチャートに従い、画像上において、図７に示す把持面上にある凹凸や模様による直線部分を描き、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type6として、図４２に示す把持位置姿勢計算装置６を用いれば、図２６に示すフローチャートに従い、直線上の点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算し、平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベクトルｏに設定し、外積ａ×ｏで得られるベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、把持面上に直線特徴が存在する場合、作業者がその直線を描く機能を持つため、部品の表面状態や環境条件の良否に関係なく必要な直線を入力として指定できる。また、直線上の多くの点からまず直線の三次元データを計算し、さらに、三次元直線を用いてアプローチベクトルの計算をするため、信頼性の高いアプローチベクトルを得ることができる。また、その後の計算を簡単なベクトル演算のみで行うため、システムを簡単にできるメリットがある。
【００５６】
〔実施例２２〕
本発明による把持位置姿勢教示装置７の実施例を図５０に示す。この装置は、請求項７に係るものである。即ち、この装置は、図５０に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type4によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type4によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type4として、図３３に示す部品把持データ設定装置４を用いれば、図９に示すフローチャートに従い、画像処理により、対象部品の直線特徴抽出を行い、画像上において、把持面上にある直線特徴を選択し、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type4として、図４０に示す把持位置姿勢計算装置４を用いれば、図２２に示すフローチャートに従い、直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、把持面上に直線特徴が存在する場合、直線特徴抽出機能を持つため、把持面上の直線候補データを自動的に作成することで、作業者の負担を軽減することができる。また、直線上の多くの点の位置データから計算した把持面の法線方向をアプローチベクトルとして設定するため、そのデータの信頼性が大きい。
【００５７】
〔実施例２３〕
本発明による把持位置姿勢教示装置８の実施例を図５１に示す。この装置は、請求項８に係るものである。即ち、この装置は、図５１に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type4によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type5によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type4として、図３３に示す部品把持データ設定装置４を用いれば、図９に示すフローチャートに従い、画像処理により、対象部品の直線特徴抽出を行い、画像上において、把持面上にある直線特徴を選択し、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type5として、図４１に示す把持位置姿勢計算装置５を用いれば、図２４に示すフローチャートに従い、直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、直線l1、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面上において、点p1を通り、かつ直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2'を設定し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上において点p1から点p2'への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面上において、点p1，p2'の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、把持面上に直線特徴が存在する場合、直線特徴抽出機能を持つため、把持面上の直線候補データを自動的に作成することで、作業者の負担を軽減することができる。また、直線上の多くの点の位置データから計算した把持面の法線方向をアプローチベクトルとして設定するため、そのデータの信頼性が大きい。さらに、把持面上に基準となる線がある場合、その基準線に垂直な方向をオリエントベクトルとして設定できるため、適切な把持位置姿勢を教示できるメリットがある。
【００５８】
〔実施例２４〕
本発明による把持位置姿勢教示装置９の実施例を図５２に示す。この装置は、請求項９に係るものである。即ち、この装置は、図５２に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type4によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type6によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type4として、図３３に示す部品把持データ設定装置４を用いれば、図９に示すフローチャートに従い、画像処理により、対象部品の直線特徴抽出を行い、画像上において、把持面上にある直線特徴を選択し、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type6として、図４２に示す把持位置姿勢計算装置６を用いれば、図２６に示すフローチャートに従い、直線上の点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算し、平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベクトルｏに設定し、外積ａ×ｏで得られるベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、把持面上に直線特徴が存在する場合、直線特徴抽出機能を持つため、把持面上の直線候補データを自動的に作成することで、作業者の負担を軽減することができる。また、直線上の多くの点からまず直線の三次元データを計算し、さらに、三次元直線を用いてアプローチベクトルの計算をするため、信頼性の高いアプローチベクトルを得ることができる。また、その後の計算を簡単なベクトル演算のみで行うため、システムを簡単にできるメリットがある。
【００５９】
〔実施例２５〕
本発明による把持位置姿勢教示装置１０の実施例を図５３に示す。この装置は、請求項１０に係るものである。即ち、この装置は、図５３に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type5によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type7によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type5として、図３４に示す部品把持データ設定装置５を用いれば、図１１に示すフローチャートに従い、画像上において、図１０に示す把持面となる円筒や円柱の断面を円弧で描き、部品の把持点を指定し、円弧上の点及び把持点の位置計測を行い、円孤上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type7として、図４３に示す把持位置姿勢計算装置７を用いれば、図２８に示すフローチャートに従い、円弧もしくは閉曲線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、円筒や円柱の断面が把持面となる場合、作業者がその円弧を描く機能を持つため、部品の表面状態や環境条件の良否に関係なく必要な円弧を入力として指定できる。また、円弧上の多くの点の位置データから計算した把持面の法線方向をアプローチベクトルとして設定し、断面上の円の中心を基に、位置ベクトルを設定するため、それらのデータの信頼性が大きい。
【００６０】
〔実施例２６〕
本発明による把持位置姿勢教示装置１１の実施例を図５４に示す。この装置は、請求項１１に係るものである。即ち、この装置は、図５４に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type6によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type7によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type6として、図３５に示す部品把持データ設定装置６を用いれば、図１２に示すフローチャートに従い、画像処理により、対象部品の円弧特徴抽出を行い、画像上において、把持面となる円筒や円柱の断面の円弧特徴を選択し、部品の把持点を指定し、円弧上の点及び把持点の位置計測を行い、円弧上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type7として、図４３に示す把持位置姿勢計算装置７を用いれば、図２８に示すフローチャートに従い、円弧もしくは閉曲線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、円筒や円柱の断面が把持面となる場合、円弧特徴抽出機能を持つため、把持面上の円弧候補データを自動的に作成することで、作業者の負担を軽減することができる。また、円弧上の多くの点の位置データから計算した把持面の法線方向をアプローチベクトルとして設定し、断面上の円の中心を基に、位置ベクトルを設定するため、それらのデータの信頼性が大きい。
【００６１】
〔実施例２７〕
本発明による把持位置姿勢教示装置１２の実施例を図５５に示す。この装置は、請求項１２に係るものである。即ち、この装置は、図５５に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持データ設定部type7によって部品把持データを設定し、把持位置姿勢計算部type7によって把持位置姿勢を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把持データ設定部type7として、図３６に示す部品把持データ設定装置７を用いれば、図１４に示すフローチャートに従い、画像処理により、図１３に示す対象部品の閉曲線特徴抽出を行い、画像上において、把持面となる円筒や円柱の断面の閉曲線特徴を選択し、部品の把持点p1を指定し、閉曲線上の点及び把持点の位置計測を行い、閉曲線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定することができる。把持位置姿勢計算部type7として、図４３に示す把持位置姿勢計算装置７を用いれば、図２８に示すフローチャートに従い、円弧もしくは閉曲線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれば、円筒や円柱の断面が把持面となる場合、閉曲線特徴抽出機能を持つため、ノイズの多い入力画像からでも、把持面上の閉曲線候補データを自動的に作成することができ、作業者の負担を軽減することができる。また、円弧上の多くの点の位置データから計算した把持面の法線方向をアプローチベクトルとして設定し、断面上の円の中心を基に、位置ベクトルを設定するため、それらのデータの信頼性が大きい。
【００６２】
〔実施例２８〕
本発明による衝突確認付き把持位置姿勢教示装置の実施例を図５６に示す。
この装置は、請求項１３に係るものである。
即ち、この装置は、図５６に示すように、画像入力部、部品把持データ設定部、把持位置姿勢計算部及びハンド衝突検査部よりなり、図５７に示すフローチャートに従い、カメラによりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、画像データを基に、部品を把持するための部品把持データを設定し、部品把持データを基に、把持位置姿勢を計算した後、ハンド衝突検査（特願平９−１２３７４１号）を行い、衝突確認付きの把持位置姿勢教示を行うものである。
この装置によれば、把持位置姿勢を計算した後、ハンド衝突検査機能により、実機でのテストを行う前に、把持位置姿勢が適切かどうかを判断できるため、作業効率が良く、また、システムの損傷を予防できるメリットがある。
尚、上記ハンド衝突検査は、実際にハンドリングを行う前に、ロボットのハンドが対象部品等に衝突するか否かを事前に検査することを目的とし、ハンド形状データ設定部により予め設定したハンド形状データを、座標変換部により、ハンドリング位置姿勢に座標変換し、座標変換したハンド形状データを基に、位置計測範囲設定部により、位置計測範囲を設定し、三次元位置計測部により、設定した位置計測範囲内の点の三次元位置計測を行い、衝突解析点抽出部により、三次元位置計測を行った点から、衝突検査に必要な衝突解析点を抽出し、抽出した衝突解析点を基に、衝突判断部により、衝突する点の有無を判断するものである。
【００６３】
〔実施例２９〕
本発明による調整機能付き把持位置姿勢教示装置の実施例を図５８に示す。
この装置は、請求項１４に係るものである。
即ち、この装置は、図５８に示すように部品把持データ設定部、把持位置姿勢計算部、ハンド衝突検査部及び把持位置姿勢調整部よりなり、図５９に示すフローチャートに従い、カメラによりハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力し、画像データを基に、部品を把持するための部品把持データを設定し、部品把持データを基に、把持位置姿勢を計算した後、ハンド衝突検査（特願平９−１２３７４１号）を行い、激突する部分があれば、衝突が無くなるまで把持位置姿勢を調整して、把持位置姿勢教示を行うものである。
この装置によれば、把持位置姿勢を計算した後、ハンド衝突検査機能により、実機でのテストを行う前に、把持位置姿勢が適切かどうかを判断できるため、システムの損傷を予防できる。
さらに、把持位置姿勢の調整機能により、把持位置姿勢の微調整ができるため、ハンド衝突検査で現在の把持位置姿勢が不適当と判断されても、最初から把持位置姿勢教示を行う必要が無く、作業を効率よく行うことができるメリットがある。
【００６４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、ロボットの教示に関する本発明は、以下の効果を奏する。
（１）ロボットを実際に動作させる教示とは異なり、慎重な操作が必要でないため、作業者の肉体的且つ精神的負担を軽減できる。
（２）ロボットを実際に動作させる教示に比べて、教示に必要な時間が短いため、作業時間を短縮できる。
（３）ロボットを実際に動作させる教示に比べて、簡単に教示できるため、把持位置姿勢の変更が容易に行える。
（４）把持位置姿勢の変更が容易なため、対象部品の変更に容易に対応できる。
（５）（２），（３）の理由で、把持位置姿勢教示作業の作業効率を上げることができる。
（６）ロボットを実際に動作させる教示に比べて、簡単に教示できるため、他品種の対象物に対する教示が、容易に行える。
（７）実際のロボットの動作とほ別に、オフラインで教示が行えるため、ロボット操作ミスによるシステムへの損傷が生しない。
（８）ロボットから離れた場所で教示が可能なため、作業者の安全を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハンドの位置姿勢の設定例を示す説明図であるる。
【図２】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャートである。
【図３】把持点の設定例を示す説明図である。
【図４】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャートである。
【図５】把持点及び把持面上の点の設定例を示す説明図である。
【図６】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャートである。
【図７】把持点上の直線及び把持点の設定例を示す説明図である。
【図８】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャートである。
【図９】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャートである。
【図１０】把持点上の円弧及び把持点の設定例を示す説明図である。
【図１１】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャートである。
【図１２】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャートである。
【図１３】把持点上の閉曲線及び把持点の設定例を示す説明図である。
【図１４】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャートである。
【図１５】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図である。
【図１６】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図である。
【図１８】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図である。
【図２０】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図である。
【図２２】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチャートである。
【図２３】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図である。
【図２４】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチャートである。
【図２５】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図である。
【図２６】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチャートである。
【図２７】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図である。
【図２８】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチャートである。
【図２９】本発明の第１の実施例に係る把持位置姿勢を教示する基本装置を示す構成図である。
【図３０】本発明の第２の実施例に係る部品把持データ設定装置を示す構成図である。
【図３１】本発明の第３の実施例に係る部品把持データ設定装置を示す構成図である。
【図３２】本発明の第４の実施例に係る部品把持データ設定装置を示す構成図である。
【図３３】本発明の第５の実施例に係る部品把持データ設定装置を示す構成図である。
【図３４】本発明の第６の実施例に係る部品把持データ設定装置を示す構成図である。
【図３５】本発明の第７の実施例に係る部品把持データ設定装置を示す構成図である。
【図３６】本発明の第８の実施例に係る部品把持データ設定装置を示す構成図である。
【図３７】本発明の第９の実施例に係る把持位置姿勢計算装置を示す構成図である。
【図３８】本発明の第１０の実施例に係る把持位置姿勢計算装置を示す構成図である。
【図３９】本発明の第１１の実施例に係る把持位置姿勢計算装置を示す構成図である。
【図４０】本発明の第１２の実施例に係る把持位置姿勢計算装置を示す構成図である。
【図４１】本発明の第１３の実施例に係る把持位置姿勢計算装置を示す構成図である。
【図４２】本発明の第１４の実施例に係る把持位置姿勢計算装置を示す構成図である。
【図４３】本発明の第１５の実施例に係る把持位置姿勢計算装置を示す構成図である。
【図４４】本発明の第１６の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図４５】本発明の第１７の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図４６】本発明の第１８の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図４７】本発明の第１９の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図４８】本発明の第２０の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図４９】本発明の第２１の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５０】本発明の第２２の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５１】本発明の第２３の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５２】本発明の第２４の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５３】本発明の第２５の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５４】本発明の第２６の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５５】本発明の第２７の実施例に係る把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５６】本発明の第２８の実施例に係る衝突確認付き把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５７】本発明の第２８の実施例に係る衝突確認付き把持位置姿勢教示装置を示すフローチャートである。
【図５８】本発明の第２９の実施例に係る調整機能付き把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。
【図５９】本発明の第２９の実施例に係る調整機能付き把持位置姿勢教示方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
ａ アプローチベクトル
ｏ オリエントベクトル
ｎ ノーマルベクトル
p1，p2 把持点
p3 把持面上の他の点
l1 ,l2 ,l3,l4 直線
Claims (10)
- ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像上において対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、指定した点について位置計測を行う位置計測部を備え、二つの把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、鉛直線と点p1，p2の作る直線の作る平面上において、ノーマルベクトルｎと直交する単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする把持位置姿勢教示装置。
- ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持面上にある凹凸や模様による複数の直線を描く直線描画部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、直線上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、複数の直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、複数の直線上の点のうち少なくとも直線上にない３点の位置データから把持面を計算し、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする把持位置姿勢教示装置。
- ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持面上にある凹凸や模様による複数の直線を描く直線描画部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、複数の直線上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、複数の直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、複数の直線上の点のうち少なくとも直線上にない３点の位置データから把持面を計算し、複数の直線の内のいずれかの直線l1、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面上において、点p1を通り、かつ複数の直線の内のいずれかの直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2'を設定し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上において点p1から点p2'への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面上において、点p1，p2'の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする把持位置姿勢教示装置。
- ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持面上にある凹凸や模様による直線部分を描く直線描画部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、直線上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、各直線上の少なくとも２点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算し、平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベクトルｏに設定し、外積ａ×ｏで得られるベクトルをノーマルベクトル１に設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする把持位置姿勢教示装置。
- ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対象部品の直線特徴を抽出する直線抽出部、画像上において、把持面上にある複数の直線特徴を選択する直線選択部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、複数の直線特徴上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、複数の直線特徴上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、複数の直線特徴上の点のうち少なくとも直線上にない３点の位置データから把持面を計算し、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする把持位置姿勢教示装置。
- ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対象部品の直線特徴を抽出する直線抽出部、画像上において、把持面上にある複数の直線特徴を選択する直線選択部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、複数の直線特徴上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、複数の直線特徴上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、複数の直線特徴上の点のうち少なくとも直線上にない３点の位置データから把持面を計算し、複数の直線特徴の内のいずれかの直線l1、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面上において、点p1を通り、かつ複数の直線特徴の内のいずれかの直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2'を設定し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上において点p1から点p2'への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持面上において、点p1，p2'の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする把持位置姿勢教示装置。
- ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対象部品の直線特徴を抽出する直線抽出部、画像上において、把持面上にある直線特徴を選択する直線選択部、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定する把持点指定部、直線上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、各直線上の少なくとも２点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算し、平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベクトルｏに設定し、外積ａ×ｏで得られるベクトルをノーマルベクトル１に設定し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする把持位置姿勢教示装置。
- ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持面となる円筒や円柱の断面を円弧で描く円弧描画部、対象部品の把持点を指定する把持点指定部、円弧上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、円孤上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、円弧もしくは閉曲線上の３点以上の位置データから把持面を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする把持位置姿勢教示装置。
- ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対象部品の円弧特徴を抽出する円弧抽出部、画像上において、把持面となる円筒や円柱の断面の円弧特徴を選択する円弧選択部、対象部品の把持点を指定する把持点指定部、円弧上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、円弧上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、円弧もしくは閉曲線上の３点以上の位置データから把持面を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする把持位置姿勢教示装置。
- ハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により対象部品の閉曲線特徴を抽出する閉曲線抽出部、画像上において、把持面となる円筒や円柱の断面の閉曲線特徴を選択する閉曲線選択部、対象部品の把持点p1を指定する把持点指定部、閉曲線上の点及び把持点の位置計測を行う位置計測部を備え、閉曲線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、円弧もしくは閉曲線上の３点以上の位置データから把持面を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備えることを特徴とする把持位置姿勢教示装置。
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| JP22594197A JP4233620B2 (ja) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | 把持位置姿勢教示装置 |
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-
1997
- 1997-08-22 JP JP22594197A patent/JP4233620B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| CN104626206A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-05-20 | 西南科技大学 | 一种非结构环境下机器人作业的位姿信息测量方法 |
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