JP5428921B2

JP5428921B2 - ハンガーラインからのワーク回収装置及び方法

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Publication number: JP5428921B2
Application number: JP2010030248A
Authority: JP
Inventors: 光治曽根原; 正和藤井; 周平江本
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2010-02-15
Filing date: 2010-02-15
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2030-02-15
Also published as: JP2011161615A

Description

本発明は、ハンガーラインからのワーク回収装置及び方法に関する。

部品の外面塗装などを行うための生産ラインとしてハンガーラインが知られている。
ハンガーラインは、ワークを吊り下げる複数のハンガーが搬送ライン（コンベア）に取り付けられ、ハンガーに設けられたフック（吊下げ部）にワーク（又はワークの吊下げ治具）を引っ掛けて、吊り下げられた状態とすることでワークを供給し搬送する装置である。以下、フックを有するハンガーを単に「ハンガー」と呼ぶ。

ハンガーラインにおいて、ハンガーに吊り下げられた状態で搬送されたワークは、例えば塗装装置内の塗装ブースを通過し、人、ロボット、又は自動装置によりスプレーガン等を用いて塗装される。次にワークは、搬送されながら自然乾燥又は乾燥装置により塗装面が乾燥され、次いで、ハンガーのフックから取り外して回収される。
一般的にハンガーラインは、閉じたループ状になっており、ワークの供給位置と回収位置は近傍で行われる。また上述の例では、ハンガーラインは塗装ラインであるが、ハンガーラインは、これに限定されず、その他のライン、例えばラインサイドへの部品供給などにも利用される。

従来、上述したハンガーラインにおけるワークの供給は、移動するハンガーの速度に合わせながら、作業員がワークをハンガーのフックに吊下げることで通常行なわれていた。
また、これを自動化する手段として、特許文献１，２が既に提案され、既に一部で実施されている。

特許文献１は、ハンガーを一旦流れから切り離し、定位置に停止させてワークの供給を行うものである。
特許文献２は、搬送コンベアと同期して移動する位置決め装置でハンガーに吊るされたワークをガイドし、これと同期するものである。

特許第２５００１２２号公報、「ロボットハンドおよび該ロボットハンドを用いたワーク吊り下げ方法」特許第３１９５６８９号公報、「部材の移載方法およびその装置」

上述した従来例は、ワークの供給に関するものであり、ハンガーラインからワークを回収する手段は、従来提案されていない。

また、上述した従来のワーク供給手段には、以下のような問題点があった。
（１）ワークの供給を手作業で行う場合、一連の塗装工程の所要時間が短い場合に、その所要時間に見合うようにワークを供給する必要があり、そのために多数の作業員が必要となる。
また、ハンガーラインにより吊り下げられ、振れ動く状態のワークに近接しながらの作業のため、ワークと人が接触する可能性や、ワークの取り外し損ないによるワークと人の接触やワークの損傷の可能性がある。またそのため、ハンガーラインの高速化が困難である。

（２）特許文献１の場合、ハンガーを一旦流れから切り離し、定位置に停止させ、ワークの吊り下げ完了後にハンガーラインに戻すために、特別な付帯設備等が必要となる。
また、特許文献１の場合、フックの方向が限定される場合にしか対応できない、もしくはフックの方向を事前にある方向又はある範囲にするための付帯設備等が必要となる。
さらに、特許文献１の実施例に示される複数のワークを同一のハンガーに掛ける場合では、フックにワークを掛けた後でも、ハンガー全体がワークの自重等で傾かないようなハンガー構成が必要となる。

（３）特許文献２の場合、ハンガーに吊るされたワークを案内するための付帯設備が必要となる。
また、特許文献２の場合、フックの方向が限定される場合にしか対応できない、もしくはフックの方向を事前にある方向又はある範囲にするための付帯設備等が必要となる。
さらに、ハンガーやワークの動きではなく、それに吊るされたコンベアの動きをモニタし、かつガイドはハンガー又はワークに接触するため、ガイド内で接触時に外乱等でハンガーやワークが振れてしまうと、装置が停止する原因となる。もしくはそれらを吸収した上で移載可能とする移載装置が必要となる。

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。
すなわち、本発明の目的は、ハンガーラインにおいて移動する複数のハンガーに吊下げられたワークを、ハンガーの移動を停止することなく、かつフックの方向を制限することなく、特別な付帯設備を用いずに、ハンガーから安全かつ確実に回収することができ、これにより人手に頼らずにハンガーラインからのワーク回収が可能となるとともに、ハンガーラインの速度を高めることができるハンガーラインからのワーク回収装置及び方法を提供することにある。

本発明によれば、ワークを把持するハンドを有し該ハンドを３次元的に移動可能なロボットと、
該ロボットを制御するロボット制御装置と、
ハンガーライン内を移動するワークの画像を撮影するワーク撮像装置と、
ハンガーライン内を移動するハンガーの画像を撮影するハンガー撮像装置と、
ロボット制御装置へハンドの手先軌道を出力するリアルタイム計算機と、を備え、
前記ワーク画像に基づきワークの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいてハンドをワークの移動に追従させてワークをハンドで把持し、
次いで、前記ハンガー画像に基づき前記ハンガーに設けられたフックの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいてワークを把持したハンドをフックの移動に追従させてフックからワークを取り外す、ことを特徴とするハンガーラインからのワーク回収装置が提供される。

本発明の実施形態によれば、前記リアルタイム計算機は、前記フックからワークを取り外す回収基本軌道を記憶する記憶装置と、
前記ワーク画像に基づき前記ワークの位置と姿勢を検出するワーク画像処理装置と、
前記ハンガー画像に基づき前記フックの位置と姿勢を検出するフック画像処理装置と、
前記ワークの位置と姿勢から、ハンドをワークの移動に追従させてワークを把持できる位置まで移動させるアプローチ動作と、前記回収基本軌道に基づき移動するフックからワークを取り外す回収動作とに必要なハンドの手先軌道を出力する軌道計算装置と、を備える。

また、前記ハンガー、フック又はワークは、画像処理用のマーカー又は特徴点を有しており、
前記画像処理装置は、前記マーカー又は特徴点に基づき前記フックの位置と姿勢を検出する。

また、前記ロボットの鉛直な旋回中心が、ハンガーライン内のフックの移動経路の真上もしくは真下又は真上もしくは真下の近傍に設定されている、ことが好ましい。

また、本発明によれば、ワークを把持するハンドを有し該ハンドを３次元的に移動可能なロボットと、
該ロボットを制御するロボット制御装置と、
ハンガーライン内を移動するワークの画像を撮影するワーク撮像装置と、
ハンガーライン内を移動するハンガーの画像を撮影するハンガー撮像装置と、
ロボット制御装置へハンドの手先軌道を出力するリアルタイム計算機と、を備え、
前記ワーク画像に基づきワークの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいてハンドをワークの移動に追従させてワークをハンドで把持し、
次いで、前記ハンガー画像に基づき前記ハンガーに設けられたフックの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいてワークを把持したハンドをフックの移動に追従させてフックからワークを取り外す、ことを特徴とするハンガーラインからのワーク回収方法が提供される。

本発明の実施形態によれば、前記リアルタイム計算機により、
前記フックからワークを取り外す回収基本軌道記憶ステップ（Ａ）と、
前記ワーク画像に基づき前記ワークの位置と姿勢を検出するワーク検出ステップ（Ｂ）と、
前記ハンガー画像に基づき前記フックの位置と姿勢を検出するフック検出ステップ（Ｃ）と、
前記ワークの位置と姿勢から、ハンドをワークの移動に追従させてワークを把持できる位置まで移動させるアプローチ動作と、前記回収基本軌道に基づき移動するフックからワークを取り外す回収動作とに必要なハンドの手先軌道を出力する軌道出力ステップ（Ｄ）と、を実行する。

また、前記アプローチ動作において、前記ワークの位置と姿勢で決まるワーク座標に逐次座標変換して、ワークとロボットの相対的な位置と姿勢が、ハンドがワークを把持できる位置になるように、前記手先軌道を生成する。

また、前記回収動作において、前記フックの位置と姿勢で決まるフック座標に逐次座標変換して、フックとロボットの相対的な位置と姿勢が、前記回収基本軌道になるように、前記手先軌道を生成する。

また、前記フックの姿勢に応じた複数の回収動作を予め記憶し、
検出した前記フックの姿勢をパラメータとして、前記複数の回収動作のうち１つを選択し該回収動作に切り換える、ことが好ましい。

上記本発明の装置及び方法によれば、ワーク撮像装置とハンガー撮像装置によりワークとハンガーの画像をそれぞれ撮影し、ワーク画像に基づきワークの位置と姿勢を検出し、この検出結果に基づいてハンドをワークの移動に追従させてワークをハンドで把持し、次いで、ハンガー画像に基づきハンガーに設けられたフックの位置と姿勢を検出し、この検出結果に基づいてワークを把持したハンドをフックの移動に追従させてフックからワークを取り外すので、
ハンガーラインにおいて移動する複数のハンガーに吊下げられたワークを、ハンガーの移動を停止することなく、かつフックの方向を制限することなく、特別な付帯設備を用いずに、ハンガーから安全かつ確実に回収することができ、これにより人手に頼らずにハンガーラインからのワーク回収が可能となるとともに、ハンガーラインの速度を高めることができる。

本発明によるワーク回収装置の全体構成図である。本発明によるワーク回収装置のシステム構成図である。本発明によるハンガーラインからのワーク回収のイメージ図である。フックの位置と姿勢を検出する手段の説明図である。フックからワークを取り外す回収基本軌道の説明図である。吊下げ治具を用いたワークの回収の模式図である。本発明によるワーク回収方法の全体フロー図である。フックの姿勢に応じた２種の回収動作の説明図である。ロボットの鉛直な旋回中心が、ハンガーライン内のフックの移動経路の真下又は真下近傍に設定されている場合の回収動作の説明図である。複数フックをもつハンガーの説明図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明によるワーク回収装置の全体構成図であり、図２は、本発明によるワーク回収装置のシステム構成図である。

図１及び図２に示すように、本発明のワーク回収装置１０は、ロボット１２、ロボット制御装置１４、フック撮像装置１６、ワーク撮像装置１７、及びリアルタイム計算機１８を備える。

ロボット１２は、ワーク１を把持するハンド１１を有し、このハンド１１を３次元的に６自由度に移動可能なロボットである。
ワーク１は、その上部に吊下げリング１ａを有する。吊下げリング１ａは、ハンガーライン２内を移動するハンガー３に設けられたフック４に引っ掛けて、吊り下げるようになっている。

この例でハンド１１は、ロボット１２のロボットアーム１２ａの手先部に搭載され、ワーク１を把持して移動できるようになっている。
ハンド１１は、例えば吸着パッドであり、ワーク１を吸着して把持するようになっている。なおハンド１１は、吸着パッドに限定されず、電磁パッドや機械的なハンドであってもよい。

ロボット１２は、この例では、所定の位置に固定された多関節ロボットであるが、本発明はこれに限定されず、その他のロボットであってもよい。

ロボット制御装置１４は、ロボット１２を制御する。
すなわち、ロボット制御装置１４は、ロボット１２を制御してロボットアーム１２ａの手先軌道から各関節の回転量を算出し、ロボットアーム１２ａを動作させて、ハンド１１を３次元的に６自由度に移動する。

フック撮像装置１６は、例えばＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラであり、ハンガーライン２内を移動するハンガー３の画像を撮影する。

ワーク撮像装置１７は、例えばＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラであり、ハンガーライン２内を移動するワーク１の画像を撮影する。
図２において、ワーク撮像装置１７は、固定位置に設置されたワーク撮像装置１７Ａとハンドに設置されたワーク撮像装置１７Ｂとからなる。

なお、フック撮像装置１６及びワーク撮像装置１７は、固定式のカメラに限定されず、ハンド又はロボットアームの手先部に取り付けたカメラであってもよい。また、フック撮像装置１６及びワーク撮像装置１７は、１台ずつに限定されず、１台を共用したり、２台以上が連携するようにしてもよい。

図３は、本発明によるハンガーラインからのワーク回収のイメージ図である。
この図において、フック撮像装置１６は、ハンガーライン２の上部に下向きに固定されており、フック４からワーク１を取り外すためのワーク回収エリア内でハンガーライン２内を移動するハンガー３のデジタル画像５Ａを撮影し、リアルタイム計算機１８（図２参照）へ逐次出力するようになっている。
また、ワーク撮像装置１７Ａは、ハンガーライン２の下部に横向きに固定され、ワーク撮像装置１７Ｂは、ロボット１２のハンド１１に固定されており、ワーク回収エリア内でハンガーライン２内を移動するワーク１のデジタル画像５Ｂを撮影し、リアルタイム計算機１８（図２参照）へ逐次出力するようになっている。
デジタル画像５Ａ，５Ｂの画素数は、任意であるが、例えば、約３０万画素（横６４０ピクセル×縦４８０ピクセル）を有する。また、撮像装置１６、１７は、デジタル画像５Ａ，５Ｂを一定の制御周期（例えば３０ｆｐｓ：１秒間に３０回）で撮影するようになっている。以下、それぞれのデジタル画像を単にハンガー画像５Ａ及びワーク画像５Ｂという。

図４は、フックの位置と姿勢を検出する手段の説明図である。この図において、（Ａ）はハンガー３を上方から撮影した画像５の模式図である。
なお、図１０に示すように、ハンガーには複数フックが固定されているような場合も存在する。
図１０のような場合、本発明において「フックの位置と姿勢を検出する」とは、ハンガー内のフック位置が固定されて、位置姿勢関係が既知の場合はハンガーの位置と姿勢を検出して、ハンガーの基準位置の位置と姿勢から各フックの位置と姿勢を算出する場合も含むものとする。

図４（Ａ）において、ハンガー３の上部にフック４の姿勢を示すマーカー６が設けられている。この例でフック４は一端が開いたループ状であり、ハンガー３の下方に取り付けられ、鉛直軸を中心に自由に揺動するようになっている。
マーカー６は、この例では揺動中心と同心の白丸６ａと、フック４の開口部の方向に位置する黒丸６ｂからなる。フック４の姿勢とは、この例ではフック４の開口部の方向である。
ハンガー画像５Ａにおいて、フックの基準座標系として、フックの基準位置を原点Ｏとし、ラインの送り方向をｘ軸、これに直交する水平方向をｙ軸、フック４のｙ軸に平行な軸からの回転角をθと定義する。
また、フック座標系として、フックの開口部の方向をｙ_ｈ軸、これに直交する水平方向をｘ_ｈ軸、鉛直方向をｚ_ｈ軸と定義する。
さらに、ワーク座標系として、ワークの特徴点を基準に直交３軸、ｘ_ｗ軸、ｙ_ｗ軸、ｚ_ｗ軸を定義する。
この場合、フック４の移動距離Ｌを、ハンガー画像５Ａ上の基準位置Ｏからの白丸６ａの中心位置から検出することができる。また、フック４の開口部を示す回転角θを、白丸６ａと黒丸６ｂの相対角度から検出することができる。

図４（Ｂ）（Ｃ）は、撮像装置１６とマーカーの別の実施形態図である。
これらの例図４（Ｂ）（Ｃ）において、フック４はハンガー３の下方に紐状部材（ワイヤやロープ）で自由に揺動するように吊り下げられている。
また、図４（Ｂ）において、フック４の複数箇所（この例で３箇所）にマーカー６が設けられ、ステレオカメラ等のフック撮像装置１６によりマーカー６の３次元位置を計測し、フック４の６自由度の位置と姿勢を算出するようになっている。
さらに、図４（Ｃ）において、フック４の上端に取り付けた円板上に複数（この例で３つ）のマーカー６が設けられ、フック撮像装置１６によりマーカー６の３次元位置を計測し、フック４の６自由度の位置と姿勢を算出するようになっている。

リアルタイム計算機１８は、例えばコンピュータであり、ロボット制御装置１４へハンド１１の手先軌道７を出力する。

図２において、リアルタイム計算機１８は、記憶装置１８ａ、フック画像処理装置１８ｂ、ワーク画像処理装置１８ｃ、及び軌道計算装置１８ｄを有する。
記憶装置１８ａは、フック４からワーク１を取り外す回収基本軌道８を記憶する。
なお、リアルタイム計算機は、例えば以下の（１）（２）（３）ような構成であってもよい。
（１）画像処理装置１８ｂ、軌道計算装置１８ｃ、記憶装置１８ａ、ロボット制御装置１４が１つのＰＣ上などに置かれる一体のハードウェア構成、
（２）画像処理装置１８ｂ、軌道計算装置１８ｃ（＋記憶装置１８ａ）＋ロボット制御装置１４が全て異なるハードウェア構成、
（３）画像処理装置１８ｂのみが計算機上にあり、軌道計算装置１８ｃ（＋記憶装置１８ａ）＋ロボット制御装置１４が同一のハードウェア構成。
そのほかに画像処理装置１８ｂと軌道計算装置１８ｃはハードウェア上、一体的に扱い、記憶装置１８ａだけロボット制御装置側にあって、リアルタイム通信等を利用してリアルタイム計算機側の追従軌道計算装置に逐次読み込むような構成であってもよい。

図５は、フック４からワーク１を取り外す回収基本軌道８の説明図である。
回収基本軌道８は、フック４の鉛直な揺動軸とフック４の開口部を含む鉛直平面内（すなわち、フック座標系におけるｙ_ｈ軸−ｚ_ｈ軸を含む鉛直平面内）において、ハンドの初期位置８ａから回収動作の初期位置８ｂを経て回収動作の最終位置８ｃまでの軌道である。
この回収基本軌道８は、フック４の位置を原点とするフック座標系において予め教示し、記憶装置１８ａに記憶する。

図６は、吊下げ治具を用いたワークの吊下げの模式図である。
この例において、フック４は一端が開いたループ状であり、ハンガー３の下方に取り付けられ、鉛直軸を中心に自由に揺動するようになっている。
またワーク１は、吊り下げ治具９を介して、ハンガーライン２内を移動するハンガー３に設けられたフック４に引っ掛けて、吊り下げるようになっている。
また、この場合、ロボット１２は、吊り下げ治具９を把持するハンド１１を有し、このハンド１１を３次元的に６自由度に移動するようになっている。
その他の構成は、上述した図１〜図５と同様である。

図２において、フック画像処理装置１８ｂは、フック撮像装置１６で撮影したハンガー画像５Ａに基づき、上述したように、フック４の位置（移動距離Ｌ）と姿勢（回転角θ）を検出する。
また、ワーク画像処理装置１８ｃは、ワーク撮像装置１７で撮影したワーク画像５ｂに基づき、ワーク１の位置と姿勢を検出する。

軌道計算装置１８ｄは、ワーク１の位置と姿勢と、フック４の位置と姿勢から、アプローチ動作と回収動作に必要なハンドの手先軌道７を出力する。
ここで、アプローチ動作は、ハンド１１をワーク１の移動に追従させてハンド１１がワーク１を把持できる位置まで移動させる動作である。また、回収動作は、上述した回収基本軌道８に基づき、移動するフック４からワーク１を取り外す動作である。
なお、ロボット（アーム）を軌道制御する場合、ＴＣＰ（ツールセンターポイント）を設定して、ＴＣＰの軌道を与える。また、ロボット制御装置は予め較正されたＴＣＰ−ロボットフランジ間の位置姿勢情報を用いて変換する。この際、ワークに引っ掛ける場所があるとすると、そのワークを引っ掛ける点をＴＣＰとして軌道を与える等を行うのが、教示などの際、合理的である。
従って、本発明において、ハンドの手先軌道７とは、ハンドに把持されたワークの軌道であってもよく、任意に設定したＴＣＰの軌道であってもよく、その両方を含むものとする。

上述した構成により、本発明のワーク回収装置１０は、ワーク画像５Ｂに基づきワーク１の位置と姿勢を検出し、この検出結果に基づいてハンド１１をワーク１の移動に追従させてワーク１をハンド１１で把持し、次いで、ハンガー画像５Ａに基づきハンガー３に設けられたフック４の位置と姿勢を検出し、この検出結果に基づいてワーク１を把持したハンド１１をフック４の移動に追従させてフック４からワーク１を取り外すようになっている。

図７は、本発明によるワーク回収方法の全体フロー図である。
この図に示すように、本発明のワーク回収方法は、上述した装置を用いて、Ｓ１〜Ｓ１４の各工程（ステップ）を実施し、ワーク画像５Ｂに基づきワーク１の位置と姿勢を検出し、この検出結果に基づいてハンド１１をワーク１の移動に追従させてワーク１をハンド１１で把持し、次いで、ハンガー画像５Ａに基づきハンガー３に設けられたフック４の位置と姿勢を検出し、この検出結果に基づいてワーク１を把持したハンド１１をフック４の移動に追従させてフック４からワーク１を取り外す。

すなわち、リアルタイム計算機１８により、フック４からワーク１を取り外す回収基本軌道を記憶する基本軌道記憶ステップ（Ａ）を予め実施する。この段階では、事前準備として、フック４の位置を原点とするフック座標系において回収基本軌道を教示しておく。
また、ロボット１２は予め初期位置で待機する（Ｓ１）。

次いで、Ｓ２において、ワーク１及びフック４が撮像装置１６、１７の視野内に入ったことを検出する。
次いで、Ｓ３において、撮像装置１６、１７によりハンガーライン２内を移動するハンガー画像５Ａとワーク画像５Ｂを撮影し、画像処理装置１８ｂ、１８ｃによるワーク１及びフック４の位置と姿勢を検出する逐次計算（検出ステップ（Ｂ）（Ｃ））を開始する。

次いで、検出されたワークの位置と姿勢から、ハンド１１をワーク１の移動に追従させてハンド１１がワーク１を把持できる位置まで移動させるアプローチ動作（Ｓ４）を、初期相対位置の偏差が閾値以内になるまで実施する（Ｓ５）。
このアプローチ動作（Ｓ４）において、ワーク１の位置と姿勢で決まるワーク座標系に逐次座標変換して、ワーク１とロボット１２の相対的な位置と姿勢が、ハンド１１がワーク１を把持できる位置になるように、手先軌道７を生成する。
なお、この位置は、ワーク１がハンガーに吊り下げられている限りで、上述した回収基本軌道８上になくてもよい。

Ｓ５において、初期相対位置の偏差が閾値以内になった後に、ワーク１を把持し（Ｓ６）、把持完了を確認し（Ｓ７）、ワーク１の位置と姿勢の逐次計算を終了する（Ｓ８）。

次いで、検出されたフック４の位置と姿勢から、ワーク１を把持したハンド１１をフック４の移動に追従させてワーク１の回収動作の初期位置８ｂまで移動させ（Ｓ９）を、初期相対位置の偏差が閾値以内になるまで実施する（Ｓ１０）。
この移動動作（Ｓ９）において、フック４の位置と姿勢で決まるフック座標系に逐次座標変換して、フック４とロボット１２の相対的な位置と姿勢が、上述した回収基本軌道の初期位置８ｂになるように、手先軌道７を生成する。

Ｓ１０において、初期相対位置の偏差が閾値以内になった後に、上述した回収基本軌道８に基づき、移動するフック４からワーク１を取り外す回収動作（Ｓ１１）を、終了相対位置の偏差が閾値以内になるまで実施する（Ｓ１２）。
この回収動作（Ｓ１１）において、フック４の位置と姿勢で決まるフック座標に逐次座標変換して、フック４とロボット１２の相対的な位置と姿勢が、上述した回収基本軌道８になるように、手先軌道７を生成する。

Ｓ１２において、終了相対位置の偏差が閾値以内になった後に、フック撮像装置１６とフック画像処理装置１８ｂによるフック４の位置と姿勢を検出する逐次計算（フック検出ステップ（Ｃ））を終了し（Ｓ１３）、ロボット１２がワーク回収位置に移動してワーク１を開放し、初期位置へ移動して（Ｓ１４）、本発明によるワーク回収が終了する。

図８は、フックの姿勢に応じた２種の回収動作の説明図である。この図において、（Ａ）はロボット１２とハンガーライン２上のフック４の方向（開口部の向き）との関係図、（Ｂ）はフック４の方向がロボット側に位置する場合、（Ｃ）はフック４の方向がロボットの反対側に位置する場合の模式図である。

図８（Ａ）からわかるように、フック４の方向（開口部の向き）と、ハンガーライン２とロボット１２の位置関係によっては、基本となる回収基本軌道８とアプローチ動作を座標変換のみで変更するだけでは、ロボット１２とハンガー３との干渉、ロボット１２の可動範囲の限界等から、上述したアプローチ動作と回収動作の実施が困難となる場合がある。
そこで、本発明では、フック４の姿勢に応じた複数の回収動作（図８（Ｂ）（Ｃ））を予め記憶し、検出したフック４の姿勢をパラメータとして、複数の回収動作のうち１つを選択しその回収動作に切り換えるようになっている。

図９は、ロボット１２の鉛直な旋回中心が、ハンガーライン内のフック４の移動経路の真下又は真下近傍に設定されている場合の回収動作の説明図である。
この図において、（Ａ）はロボット１２とハンガーライン２上のフック４の方向（開口部の向き）との関係図、（Ｂ）はフック４の方向がロボット側に位置する場合、（Ｃ）はフック４の方向がロボットの反対側に位置する場合の模式図である。

この構成により、図８の例のように、フックの姿勢に応じた複数の回収動作（図８（Ｂ）（Ｃ））を予め記憶することなく、単にロボット１２が旋回するだけで、上述したアプローチ動作と回収動作の実施が可能となる。
なお、ロボット１２の鉛直な旋回中心が、ハンガーライン内のフック４の移動経路の真上又は真上近傍に天吊り等で設定されている場合も同様となる。

上述した本発明の装置及び方法によれば、ワーク撮像装置１７とハンガー撮像装置１６によりワーク１とハンガー３の画像をそれぞれ撮影し、ワーク画像５Ｂに基づきワーク１の位置と姿勢を検出し、この検出結果に基づいてハンド１１をワーク１の移動に追従させてワーク１をハンド１１で把持し、次いで、ハンガー画像５Ａに基づきハンガー３に設けられたフック４の位置と姿勢を検出し、この検出結果に基づいてワーク１を把持したハンド１１をフック４の移動に追従させてフック４からワーク１を取り外す。
従って、ハンガーラインにおいて移動する複数のハンガーに吊下げられたワークを、ハンガーの移動を停止することなく、かつフックの方向を制限することなく、特別な付帯設備を用いずに、ハンガーから安全かつ確実に回収することができ、これにより人手に頼らずにハンガーラインからのワーク回収が可能となるとともに、ハンガーラインの速度を高めることができる。

さらに、本発明の装置及び方法により以下の効果が得られる。
（１）人とワーク１との接触の可能性を低減し、ワーク１の外し損ないによるワーク１の破損等を低減することができる。
（２）ハンガーライン２から一旦切り離す特別な付帯設備を用いずに、ハンガーライン２へのワーク１の回収を自動化できる。
（３）ハンガー３に掛けた際のワーク１の自重でのハンガー自体の傾きや、フックの向きに左右されずに動作ができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１ワーク、１ａ吊下げリング、２ハンガーライン、
３ハンガー、４フック、５デジタル画像、
６マーカー、６ａ白丸、６ｂ黒丸、７手先軌道、
８回収基本軌道、８ａハンドの初期位置、
８ｂ回収動作の初期位置、８ｃ回収動作の最終位置、
９吊り下げ治具、
１０ワーク回収装置、１１ハンド、
１２ロボット、１２ａロボットアーム、
１４ロボット制御装置、１６フック撮像装置（カメラ）、
１７，１７Ａ，１７Ｂワーク撮像装置（カメラ）、
１８リアルタイム計算機、１８ａ記憶装置、
１８ｂフック画像処理装置、１８ｃワーク画像処理装置、
１８ｄ軌道計算装置

Claims

ワークを把持するハンドを有し該ハンドを３次元的に移動可能なロボットと、
該ロボットを制御するロボット制御装置と、
ハンガーライン内を移動するワークの画像を撮影するワーク撮像装置と、
ハンガーライン内を移動するハンガーの画像を撮影するハンガー撮像装置と、
ロボット制御装置へハンドの手先軌道を出力するリアルタイム計算機と、を備え、
前記ワーク画像に基づきワークの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいてハンドをワークの移動に追従させてワークをハンドで把持し、
次いで、前記ハンガー画像に基づき前記ハンガーに設けられたフックの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいてワークを把持したハンドをフックの移動に追従させてフックからワークを取り外す、ことを特徴とするハンガーラインからのワーク回収装置。
前記リアルタイム計算機は、前記フックからワークを取り外す回収基本軌道を記憶する記憶装置と、
前記ワーク画像に基づき前記ワークの位置と姿勢を検出するワーク画像処理装置と、
前記ハンガー画像に基づき前記フックの位置と姿勢を検出するフック画像処理装置と、
前記ワークの位置と姿勢から、ハンドをワークの移動に追従させてワークを把持できる位置まで移動させるアプローチ動作と、前記回収基本軌道に基づき移動するフックからワークを取り外す回収動作とに必要なハンドの手先軌道を出力する軌道計算装置と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のハンガーラインからのワーク回収装置。
前記ハンガー、フック又はワークは、画像処理用のマーカー又は特徴点を有しており、
前記画像処理装置は、前記マーカー又は特徴点に基づき前記フックの位置と姿勢を検出する、ことを特徴とする請求項２に記載のハンガーラインからのワーク回収装置。
前記ロボットの鉛直な旋回中心が、ハンガーライン内のフックの移動経路の真上もしくは真下又は真上もしくは真下の近傍に設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のハンガーラインからのワーク回収装置。
ワークを把持するハンドを有し該ハンドを３次元的に移動可能なロボットと、
該ロボットを制御するロボット制御装置と、
ハンガーライン内を移動するワークの画像を撮影するワーク撮像装置と、
ハンガーライン内を移動するハンガーの画像を撮影するハンガー撮像装置と、
ロボット制御装置へハンドの手先軌道を出力するリアルタイム計算機と、を備え、
前記ワーク画像に基づきワークの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいてハンドをワークの移動に追従させてワークをハンドで把持し、
次いで、前記ハンガー画像に基づき前記ハンガーに設けられたフックの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいてワークを把持したハンドをフックの移動に追従させてフックからワークを取り外す、ことを特徴とするハンガーラインからのワーク回収方法。
前記リアルタイム計算機により、
前記フックからワークを取り外す回収基本軌道記憶ステップ（Ａ）と、
前記ワーク画像に基づき前記ワークの位置と姿勢を検出するワーク検出ステップ（Ｂ）と、
前記ハンガー画像に基づき前記フックの位置と姿勢を検出するフック検出ステップ（Ｃ）と、
前記ワークの位置と姿勢から、ハンドをワークの移動に追従させてワークを把持できる位置まで移動させるアプローチ動作と、前記回収基本軌道に基づき移動するフックからワークを取り外す回収動作とに必要なハンドの手先軌道を出力する軌道出力ステップ（Ｄ）と、を実行することを特徴とする請求項５に記載のハンガーラインからのワーク回収方法。
前記アプローチ動作において、前記ワークの位置と姿勢で決まるワーク座標に逐次座標変換して、ワークとロボットの相対的な位置と姿勢が、ハンドがワークを把持できる位置になるように、前記手先軌道を生成する、ことを特徴とする請求項６に記載のハンガーラインからのワーク回収方法。
前記回収動作において、前記フックの位置と姿勢で決まるフック座標に逐次座標変換して、フックとロボットの相対的な位置と姿勢が、前記回収基本軌道になるように、前記手先軌道を生成する、ことを特徴とする請求項６に記載のハンガーラインからのワーク回収方法。
前記フックの姿勢に応じた複数の回収動作を予め記憶し、
検出した前記フックの姿勢をパラメータとして、前記複数の回収動作のうち１つを選択し該回収動作に切り換える、ことを特徴とする請求項６に記載のハンガーラインからのワーク回収方法。