JP6697510B2 - ロボットシステム - Google Patents
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Description
本発明の一態様は、対象を搬送する搬送装置と、前記搬送装置により搬送されている前記対象に対して処理を行うロボットと、前記搬送装置により搬送されてきた前記対象の視覚情報を取得する視覚センサと、該視覚センサにより取得された前記視覚情報を第1周期で処理して前記搬送装置によって搬送されている前記対象の搬送速度および位置の少なくとも一方を検出する短周期処理部と、前記視覚センサにより取得された前記視覚情報を前記第1周期より長い第2周期で処理して前記対象の位置および姿勢を検出する長周期処理部と、前記短周期処理部により検出された前記対象の前記搬送速度および前記位置の少なくとも一方、および、前記長周期処理部により検出された前記対象の前記位置および前記姿勢に基づいて前記ロボットを制御する制御部とを備え、前記長周期処理部が前記対象の前記位置および前記姿勢を検出する前に、前記短周期処理部が、前記視覚情報を前記第1周期で処理し、前記対象の前記位置と、前記長周期処理部により検出される前記対象の前記姿勢よりも大まかな前記対象の姿勢を検出し、前記制御部が、前記短周期処理部によって検出される前記対象の前記位置および前記大まかな姿勢とに基づいて前記ロボットの動作を開始するロボットシステムを提供する。
これにより、短周期処理部により検出された対象の搬送速度および位置の少なくとも一方に基づいてロボットを移動させて搬送装置によって搬送されている対象にロボットを追従させ、長周期処理部により検出された対象の位置に基づいてロボットにより、搬送装置によって搬送されている対象に対し精度よく処理を施すことができる。
このようにすることで、短周期処理部により処理される視覚情報の情報量を低減して、短周期で対象の移動速度および位置の少なくとも一方を検出し易くすることができる。
また、上記態様においては、前記短周期処理部が、前記対象の位置および大まかな姿勢を検出する。
短周期処理部は、短周期で視覚情報を処理するため高精度の位置および姿勢を検出することは困難であるが、大まかに位置および姿勢を検出することは可能であり、対象に対して処理を行うロボットの初期動作のための情報として使用して動作効率を向上することができる。
このようにすることで、視覚センサにより異なる時刻に取得された対象の画像を処理して対象の搬送速度を第1周期で検出することができ、視覚センサにより取得された対象の画像にパターンマッチング等の膨大な計算を必要とする処理を第2周期で施して、高精度の対象の位置を検出することができる。
このようにすることで、搬送装置により対象が搬送されてこない状態であっても、搬送装置によって移動するマークの視覚情報を取得することにより、対象の搬送速度を精度よく検出することができる。
このようにすることで、視覚センサの外部の短周期処理部、長周期処理部あるいはその他の機器からのトリガにより、必要に応じて視覚情報を出力し、高精度な位置・姿勢の検出、視覚センサの調整や実行状態の確認等に用いることができる。
本実施形態に係るロボットシステム1は、図1に示されるように、対象である物品Oを搬送するコンベヤ(搬送装置)2と、コンベヤ2の近傍に設置されたロボット3と、ロボット3よりも搬送方向の上流側のコンベヤ2の上方に下向きに設置された2次元カメラ(視覚センサ)4と、2次元カメラ4により取得された画像を処理する画像処理部5と、画像処理部5により処理された結果に基づいてロボット3を制御する制御部6とを備えている。
ロボット3は、平置き型あるいは天吊り型等、任意の形式のものでよいが、例えば、手首先端に物品Oを把持可能なロボットハンド8を備えている。
高周期処理部9は、第1周期で送られてきた各2次元画像内に含まれる物品Oの重心位置を算出し、異なる時刻に取得された2次元画像内の物品Oの重心位置の変位に基づいて、コンベヤ2による物品Oの搬送速度を算出するようになっている。
なお、本明細書では、処理の負荷が高いことや高スペックの処理装置が求められることから、短い周期が高周期と称され、処理の負荷が低いことや低スペックの処理装置が求められることから、長い周期が低周期と称される場合がある。つまり、本明細書では、短周期が高周期と称され、短周期処理部が高周期処理部と称され、長周期が低周期と称され、長周期処理部が低周期処理部と称される場合がある。
もし物品Oが認識されないことが一時的にあった場合は、直前のコンベヤ2による物品Oの搬送速度を用いてコンベヤ2の移動量を算出する。
本実施形態に係るロボットシステム1によれば、コンベヤ2によって物品Oが搬送されてくると、2次元カメラ4によって物品Oが第1周期で撮影される。撮影により取得された画像は、画像処理部5の高周期処理部9に順次に送られるとともに、低周期処理部10から第2周期で出力されるトリガに応じて低周期処理部10にもトリガを受信した直前(または直後)の画像が送られる。
TF′=T・TF
そして、制御部6は、算出されたトラッキング制御系TF′を基準としてコンベヤ2によって搬送されている物品Oに追従してロボットハンド8を移動させるとともに、認識した物品Oの位置および姿勢に合わせてロボットハンド8の位置および姿勢を設定し、物品Oを把持してコンベヤ2から取り上げることができる。
また、高周期処理部9において物品Oの移動速度を検出するために2次元カメラ4から送られてきた画像の一部を使用することにより、処理負荷をより軽減して、高周期での処理を容易にすることもできる。
また、本実施形態においては、視覚情報を取得する視覚センサとして2次元カメラ4を例示したが、これに限定されるものではなく、3次元カメラ、その他の視覚センサを用いてもよい。
この場合には、マークは物品Oよりも確実に絶え間なく2次元カメラ4の視野内に供給されるので、移動速度を算出するために有用である。
すなわち、画像内に複数の物品a1,a2,a3が認識された場合には、各物品a1,a2,a3について、異なる時刻に取得された画像内の物品a1,a2,a3との同一性を識別し、識別された同一物品a1,a2,a3間での移動距離に基づいてそれぞれ算出した速度V1,V2,V3を平均することにより搬送速度を算出することにしてもよい。
複数台のロボット3で同一のコンベヤ2によって搬送されてきた物品Oに対し作業をする場合に、1つの2次元カメラ4で撮影した画像に基づいて算出されたコンベヤ2の搬送速度を1箇所で管理することができる。
また、通信遅れの影響をさらに抑えるために、高周期処理部9については2次元カメラ4内に配置し、低周期処理部10についてはセル制御装置11に配置した例を示しているが、これに限定されるものではない。例えば、高周期処理部9についてもセル制御装置11内に配置してもよい。
また、図7に示されるように、必要に応じて制御部6から2次元カメラ4にトリガを出力し、2次元カメラ4がトリガに応じて画像を制御部6に出力し、制御部6において、表示部12に表示することによって画像を確認することができるようにしてもよい。
2 コンベヤ(搬送装置)
3 ロボット
4 2次元カメラ(視覚センサ)
6 制御部
9 高周期処理部
10 低周期処理部
O,a1,a2,a3 物品(対象)
Claims (6)
- 対象を搬送する搬送装置と、
前記搬送装置により搬送されている前記対象に対して処理を行うロボットと、
前記搬送装置により搬送されてきた前記対象の視覚情報を取得する視覚センサと、
該視覚センサにより取得された前記視覚情報を第1周期で処理して前記搬送装置によって搬送されている前記対象の搬送速度および位置の少なくとも一方を検出する短周期処理部と、
前記視覚センサにより取得された前記視覚情報を前記第1周期より長い第2周期で処理して前記対象の位置および姿勢を検出する長周期処理部と、
前記短周期処理部により検出された前記対象の前記搬送速度および前記位置の少なくとも一方、および、前記長周期処理部により検出された前記対象の前記位置および前記姿勢に基づいて前記ロボットを制御する制御部とを備え、
前記長周期処理部が前記対象の前記位置および前記姿勢を検出する前に、前記短周期処理部が、前記視覚情報を前記第1周期で処理し、前記対象の前記位置と、前記長周期処理部により検出される前記対象の前記姿勢よりも大まかな前記対象の姿勢を検出し、
前記制御部が、前記短周期処理部によって検出される前記対象の前記位置および前記大まかな姿勢とに基づいて前記ロボットの動作を開始するロボットシステム。 - 前記短周期処理部が、前記視覚センサにより取得された前記視覚情報の一部を前記第1周期で処理する請求項1に記載のロボットシステム。
- 前記視覚センサが、前記搬送装置上の前記対象の画像を前記視覚情報として取得する請求項1または請求項2に記載のロボットシステム。
- 前記搬送装置が、前記対象と同一速度で移動させられるマークを備える請求項1から請求項3のいずれかに記載のロボットシステム。
- 前記ロボットが、前記搬送装置により搬送されている前記対象を追いかけながら作業する請求項1から請求項4のいずれかに記載のロボットシステム。
- 前記視覚センサが、外部からのトリガにより該トリガを受信した直前または直後の前記視覚情報を出力する請求項1から請求項5のいずれかに記載のロボットシステム。
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