JP5879704B2 - ロボット制御装置、物品取り出しシステム、プログラムおよびロボットの制御方法 - Google Patents
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例えば、特許文献1では、カメラによって撮像された物品(ワーク)の画像から単純形状の特定部位を検出し、当該特定部位との相対位置関係に基づいて算出される取り出し部位(ピッキング部位)をロボットハンドによって把持してピックアップするピッキング装置が開示されている。
このようにして、カメラによって撮像された画像からワークを認識して、ワークを取り出すことができる。
以下、図2ないし図4を参照して、後述する本発明の一実施形態におけるロボット制御装置を備えた物品取り出しシステム全体の構成の概略について説明する。
と表される4行4列の同次変換行列を用いて、ワークWnの位置および姿勢をTWnと表すこととすると、各ワークWn(の原点)のワールド座標系における位置および姿勢を示す同次変換行列(位置・姿勢情報)は、Σ0TWnと表すことができる。以下、このような同次変換行列で示されるワールド座標系における位置および姿勢を、座標Σ0TWnのように称することとする。
と表すことができる。一方、R(3×3)は、姿勢(各座標軸を中心とする回転)を示す3行3列の行列であり、例えば図2に示すように、x軸回りにθx、y軸回りにθy、z軸回りにθzだけ回転させた場合には、
と表されるRx、Ry、およびRzの積として表すことができる。
以下、物品取り出しシステム全体の動作の概略について説明する。
ステレオカメラ2は、3次元情報取得装置に相当し、トレイ9が据え置かれる作業台などのカメラエリアにあるワークWnを撮影し、3次元情報IMGを出力する。また、ロボット制御装置1は、3次元情報IMGに基づいて制御信号CNTを出力する。そして、多関節ロボット3は、制御信号CNTに応じて制御され、トレイ9内のワークWnをハンド31によって把持して1つずつ取り出す。
このようにして、ステレオカメラ2によって取得した3次元情報IMGに基づいて多関節ロボット3を制御し、トレイ9内のワークWnを1つずつ取り出すことができる。
以下、図1を参照して、本発明の一実施形態におけるロボット制御装置の構成について説明する。
以下、図5ないし図7を適宜参照して、本実施形態におけるロボット制御装置の動作について説明する。
と表すこととすると、A、B、Cは、それぞれローカル座標系のX軸、Y軸、Z軸の単位ベクトル(正方向)のワールド座標系における姿勢を示している。そのため、例えば、「所定の方向」をワールド座標系のz軸の正方向と一致させ、ローカル座標系のX軸、Y軸、Z軸の単位ベクトル(正方向)がワールド座標系のz軸の単位ベクトル(正方向)となす角度をそれぞれθi、θj、θkとすると、
az=cosθi、
bz=cosθj、
cz=cosθk
となる。
(Σ0TPk)=(Σ0TWn)(ΣWTPk)
と算出する(S5)。したがって、当該S5の処理は、座標算出部15に相当する機能を実現する。
と表すこととすると、Dは、取り出し部位Pkのワールド座標系における位置を示している。したがって、dzが「所定の方向の高さ」を示し、例えば、ワークWnが図9に示すような姿勢をとっている場合には、取り出し部位P1またはP2のうち、取り出し部位P2が選択部位Psとして選択される(Ps=P2)。
2 ステレオカメラ(3次元情報取得装置)
3 多関節ロボット
9 トレイ
11 認識処理部
12 記憶部
13 入力部
14 方向選択部
15 座標算出部
16 部位選択部
17 制御部
31 ハンド
W1〜W5 ワーク
Claims (8)
- 複数の取り出し部位を備える物品の位置・姿勢情報に基づいて、前記複数の取り出し部位にそれぞれ設定された把持方向のうち、所定の方向となす角度が最小となる把持方向を選択方向として選択する方向選択部と、
前記選択方向が設定された取り出し部位が1つだけ存在する場合には、当該1つの取り出し部位を選択部位とし、前記選択方向が設定された取り出し部位が複数存在する場合には当該複数存在する取り出し部位のうち、前記所定の方向の高さが最も高い取り出し部位を選択部位として選択する部位選択部と、
前記選択部位として設定された取り出し部位を把持して前記所定の方向に前記物品を取り出すようにロボットを制御する制御部と、
を有することを特徴とするロボット制御装置。 - 複数の取り出し部位を備える物品の位置・姿勢情報に基づいて、前記複数の取り出し部位にそれぞれ設定された把持方向のうち、所定の方向となす角度が最小となる把持方向を選択方向として選択する方向選択部と、
前記複数の取り出し部位には、それぞれ優先順位が設定され、
前記選択方向が設定された取り出し部位が複数存在する場合に、当該複数存在する取り出し部位のうち、前記優先順位が最も高い取り出し部位を選択部位とし、さらに当該優先順位が最も高い取り出し部位が複数存在する場合には、前記所定方向の高さが最も高い取り出し部位を選択部位として選択する部位選択部と、
前記選択部位として設定された取り出し部位を把持して前記所定の方向に前記物品を取り出すようにロボットを制御する制御部と、
を有することを特徴とするロボット制御装置。 - 前記物品を認識して、ワールド座標系における前記物品の位置・姿勢情報を算出する認識処理部と、
前記物品のローカル座標系における、前記複数の取り出し部位の位置・姿勢情報および前記把持方向が入力される入力部と、
前記ワールド座標系における前記物品の位置・姿勢情報と前記ローカル座標系における前記複数の取り出し部位の位置・姿勢情報とに基づいて、前記ワールド座標系における前記複数の取り出し部位の位置・姿勢情報を算出する座標算出部と、
をさらに有し、
前記制御部は、前記ワールド座標系における前記複数の取り出し部位の位置・姿勢情報に基づいて、前記物品を取り出すように前記ロボットを制御することを特徴とする請求項1または2に記載のロボット制御装置。 - 請求項3に記載のロボット制御装置と、
前記物品の3次元情報を取得する3次元情報取得装置と、
前記制御部の制御によって前記物品を取り出す前記ロボットと、
を備え、
前記認識処理部は、前記3次元情報に基づいて前記物品の位置・姿勢情報を算出することを特徴とする物品取り出しシステム。 - 複数の取り出し部位を備える物品を、前記複数の取り出し部位の何れかを把持して所定の取り出し方向に前記物品を取り出すようにロボットを制御する制御部を備え、前記物品の位置・姿勢情報と、前記複数の取り出し部位の位置・姿勢情報と、前記複数の取り出し部位にそれぞれ設定された把持方向と、が入力されるコンピュータに、
前記物品の位置・姿勢情報に基づいて、前記把持方向のうち、所定の方向となす角度が最小となる把持方向を選択方向として選択する機能と、
前記選択方向が設定された取り出し部位が1つだけ存在する場合には、当該1つの取り出し部位を選択部位とし、前記選択方向が設定された取り出し部位が複数存在する場合には当該複数存在する取り出し部位のうち、前記所定の方向の高さが最も高い取り出し部位を選択部位として選択する機能と、
前記選択部位として設定された取り出し部位の位置・姿勢情報を前記制御部に入力する機能と、
を実現させるためのプログラム。 - 複数の取り出し部位を備える物品を、前記複数の取り出し部位の何れかを把持して所定の取り出し方向に前記物品を取り出すようにロボットを制御する制御部を備え、前記物品の位置・姿勢情報と、前記複数の取り出し部位の位置・姿勢情報と、前記複数の取り出し部位にそれぞれ設定された把持方向と、が入力されるコンピュータに、
前記物品の位置・姿勢情報に基づいて、前記把持方向のうち、所定の方向となす角度が最小となる把持方向を選択方向として選択する機能と、
前記複数の取り出し部位には、それぞれ優先順位が設定され、前記選択方向が設定された取り出し部位が複数存在する場合に、当該複数存在する取り出し部位のうち、前記優先順位が最も高い取り出し部位を選択部位とし、さらに当該優先順位が最も高い取り出し部位が複数存在する場合には、前記所定方向の高さが最も高い取り出し部位を選択部位として選択する機能と、
前記選択部位として設定された取り出し部位の位置・姿勢情報を前記制御部に入力する機能と、
を実現させるためのプログラム。 - 複数の取り出し部位を備える物品の位置・姿勢情報に基づいて、前記複数の取り出し部位にそれぞれ設定された把持方向のうち、所定の方向となす角度が最小となる把持方向を選択方向として選択し、
前記選択方向が設定された取り出し部位が1つだけ存在する場合には、当該1つの取り出し部位を選択部位とし、前記選択方向が設定された取り出し部位が複数存在する場合には当該複数存在する取り出し部位のうち、前記所定の方向の高さが最も高い取り出し部位を選択部位として選択し、
前記選択部位として設定された取り出し部位を把持して前記所定の方向に前記物品を取り出すようにロボットを制御することを特徴とするロボットの制御方法。 - 複数の取り出し部位を備える物品の位置・姿勢情報に基づいて、前記複数の取り出し部位にそれぞれ設定された把持方向のうち、所定の方向となす角度が最小となる把持方向を選択方向として選択し、
前記複数の取り出し部位には、それぞれ優先順位が設定され、前記選択方向が設定された取り出し部位が複数存在する場合に、当該複数存在する取り出し部位のうち、前記優先順位が最も高い取り出し部位を選択部位とし、さらに当該優先順位が最も高い取り出し部位が複数存在する場合には、前記所定方向の高さが最も高い取り出し部位を選択部位として選択し、
前記選択部位として設定された取り出し部位を把持して前記所定の方向に前記物品を取り出すようにロボットを制御することを特徴とするロボットの制御方法。
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