JP6915085B2

JP6915085B2 - 作業機および把持位置探索方法

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Publication number: JP6915085B2
Application number: JP2019556041A
Authority: JP
Inventors: 信夫大石
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2037-11-24
Also published as: JPWO2019102575A1; WO2019102575A1

Description

本明細書は、作業機および把持位置探索方法を開示する。

従来より、向きや姿勢が不揃いな状態で供給された複数の部品（対象物）の中から一の部品を採取する作業機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この作業機では、供給された複数の部品をカメラで撮像し、撮像した画像を処理して特定姿勢の部品を選び、選んだ部品を吸着ノズルで吸引することで採取して、所定姿勢に変換させるものとしている。

特開平７−１０８４８２号公報

ところで、このような作業機において、部品同士が重なった状態となっているなど、部品を採取する際に他の部品が干渉する位置にある場合がある。その場合、作業機は、選んだ部品を適切に採取することが困難となり、採取効率が低下することがある。

本開示の作業機および把持位置探索方法は、把持対象部品が他の部品などの障害物によって干渉されていたとしても把持対象部品を効率よく把持することを主目的とする。

本開示の作業機は、
少なくとも１つの面が回転対称図形である把持対象部品のうち前記回転対称図形の互いに対向する２点を把持位置として挟んで把持するチャック部材と、
前記把持対象部品を含む複数の部品を貯留する貯留装置と、
前記貯留装置に貯留された前記複数の部品を上方から撮像する撮像装置と、
予め定められた初期の前記把持位置を候補位置に設定し、前記候補位置と前記撮像装置によって撮像された画像とに基づいて前記候補位置が前記チャック部材の把持動作を干渉する障害物のない不干渉把持位置か否かを判定し、前記候補位置が前記不干渉把持位置でなかったならば、前記把持対象部品の前記回転対称図形の回転対称性が現れる所定角度だけ前記把持位置を回転させて得られる次の前記把持位置を前記候補位置に設定し、再度、前記候補位置が前記不干渉把持位置か否かを判定する、という探索処理を前記不干渉把持位置が見つかるまで繰り返し、前記不干渉把持位置で前記把持対象部品を把持するよう前記チャック部材を制御する制御装置と、
を備えるものである。

この作業機では、予め定められた初期の把持位置を候補位置に設定し、その候補位置と、貯留装置に貯留された把持対象部品を含む複数の部品を上方から撮像した画像とに基づいて、候補位置がチャック部材の把持動作を干渉する障害物のない不干渉把持位置か否かを判定する。そして、その候補位置が不干渉把持位置でなかったならば、把持対象部品の回転対称図形の回転対称性が現れる所定角度だけ把持位置を回転させて得られる次の把持位置を候補位置に設定し、再度、候補位置が不干渉把持位置か否かを判定する、という探索処理を不干渉把持位置が見つかるまで繰り返す。ここで、初期の把持位置で把持対象部品を把持するときのチャック部材と把持対象部品との位置関係は、他の把持位置で把持対象部品を把持するときのチャック部材と把持対象部品との位置関係と同じになる。各把持位置は、把持対象部品の回転対称図形の回転対称性が現れる所定角度だけその直前の把持位置を回転させて得られるものだからである。この作業機によれば、初期の把持位置で把持対象部品が障害物によって干渉されていたとしても、次の把持位置で干渉されないことがあり、把持可能となる確率が向上する。したがって、把持対象部品を効率よく把持することができる。

本開示の把持位置探索方法は、
少なくとも１つの面が回転対称図形である把持対象部品のうち前記回転対称図形の互いに対向する２点を把持位置として挟んで把持するチャック部材を制御する際に用いられる把持位置探索方法であって、
（ａ）貯留装置に貯留された前記把持対象部品を含む複数の部品を上方から撮像した画像を取得するステップと、
（ｂ）予め定められた初期の前記把持位置を候補位置に設定し、前記候補位置と前記ステップ（ａ）で取得した画像とに基づいて前記候補位置が前記チャック部材の把持動作を干渉する障害物のない不干渉把持位置か否かを判定し、前記候補位置が前記不干渉把持位置でなかったならば、前記把持対象部品の前記回転対称図形の回転対称性が現れる所定角度だけ前記把持位置を回転させて得られる次の前記把持位置を前記候補位置に設定し、再度、前記候補位置が前記不干渉把持位置か否かを判定する、という探索処理を前記不干渉把持位置が見つかるまで繰り返すステップと、
を含むものである。

この把持位置探索方法では、予め定められた初期の把持位置を候補位置に設定し、その候補位置と、貯留装置に貯留された把持対象部品を含む複数の部品を上方から撮像した画像とに基づいて、候補位置がチャック部材の把持動作を干渉する障害物のない不干渉把持位置か否かを判定する。そして、その候補位置が不干渉把持位置でなかったならば、把持対象部品の回転対称図形の回転対称性が現れる所定角度だけ把持位置を回転させて得られる次の把持位置を候補位置に設定し、再度、候補位置が不干渉把持位置か否かを判定する、という探索処理を不干渉把持位置が見つかるまで繰り返す。ここで、初期の把持位置で把持対象部品を把持するときのチャック部材と把持対象部品との位置関係は、他の把持位置で把持対象部品を把持するときのチャック部材と把持対象部品との位置関係と同じになる。各把持位置は、把持対象部品の回転対称図形の回転対称性が現れる所定角度だけその直前の把持位置を回転させて得られるものだからである。この把持位置探索方法によれば、初期の把持位置で把持対象部品が障害物によって干渉されていたとしても、次の把持位置で干渉されないことがある。したがって、把持対象部品を把持可能な把持位置が見つかる確率が向上する。

ワーク移載システム１０の構成図。メカチャック２２の斜視図。制御装置５０の電気的な接続関係を示す説明図。円形プレート６０の把持位置の説明図。ワッシャ７０の把持位置の説明図であって、図５Ａは把持位置が外周上の２点の場合の説明図、図５Ｂは把持位置が外周上の１点と内周上の１点の場合の説明図。ワーク移載処理の一例を示すフローチャート。円形プレート６０の第１〜第４把持位置の説明図。第１把持位置におけるチャック可動範囲Ａｃの干渉状況を示す説明図。第２把持位置におけるャック可動範囲Ａｃの干渉状況を示す説明図。第３把持位置におけるチャック可動範囲Ａｃの干渉状況を示す説明図。ワッシャ７０のチャック可動範囲Ａｃの干渉状況を示す説明図。ワッシャ７０のチャック可動範囲Ａｃの干渉状況を示す説明図。

次に、本開示の発明を実施するための形態について説明する。

図１はワーク移載システム１０の構成図、図２はメカチャック２２の斜視図、図３は制御装置５０の電気的な接続関係を示す説明図である。なお、ワーク移載システム１０における、左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）および上下方向（Ｚ軸）は、図１に示した通りとして以下説明する。

本実施形態のワーク移載システム１０は、図１に示すように、供給ボックス１４内のワーク（部品）を採取して、トレイ３０上の収容ボックス３２内に載置したりトレイ３０上に載置したりするシステムである。このワーク移載システム１０は、複数（例えば３個）の供給ボックス１４と、トレイ搬送装置１６と、移載ロボット２０と、制御装置５０（図３参照）とを備える。供給ボックス１４には、図示しない供給ロボットや供給コンベア、作業者などからワークが投入される。供給ボックス１４内の各ワークは、位置や向き、姿勢などがバラバラであり、ワーク同士の重なりも生じる状態となっている。トレイ搬送装置１６は、前後一対のコンベアベルトを駆動してトレイ３０を左右方向に搬送する。トレイ搬送装置１６と移載ロボット２０は、作業台１１上に設置されている。トレイ３０上の収容ボックス３２は、上方が開放した箱であり、トレイ３０上に複数個（例えば３個）配置されている。この収容ボックス３２は、例えば収容されるワークに応じたサイズとなっており、複数枚のワークを重ねて収容可能となっている。

移載ロボット２０は、供給ボックス１４内のワークを採取してトレイ３０上（収容ボックス３２を含む）に載置するためのロボットである。この移載ロボット２０は、図１に示すように、垂直多関節型のロボットアーム２１と、エンドエフェクタとしてのメカチャック２２とを備える。ロボットアーム２１は、複数のリンクと、各リンクを旋回可能に連結する複数の関節と、各関節を駆動する複数の駆動モータ２４（図３参照）と、各関節の角度を検出する複数のエンコーダ２５（図３参照）とを有する。なお、図３では、駆動モータ２４とエンコーダ２５とをそれぞれ１つずつ図示した。メカチャック２２は、図２に示すように、ベースプレート２２ｃの下面に開閉可能に取り付けられた一対の爪２２ａ，２２ｂを有している。一対の爪２２ａ，２２ｂは、チャックアクチュエータ２８（図３参照）によって駆動されて開閉する。爪２２ａ，２２ｂの開位置を図２の実線で示し、閉位置を図２の１点鎖線で示す。ベースプレート２２ｃの上面中央には、シャフト２２ｄが取り付けられている。シャフト２２ｄは、ベースプレート２２ｃ及び一対の爪２２ａ，２２ｂと共に軸回転用モータ２６（図３参照）によって軸回転される。シャフト２２ｄの回転角度は、エンコーダ２７（図３参照）によって検出可能となっている。また、ロボットアーム２１の先端リンクには、下方に位置する供給ボックス１４内のワークなどを撮像して、ワークの位置や状態を認識するためのカメラ２３も取り付けられている。

制御装置５０は、図３に示すように、ＣＰＵ５１を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５１の他に、ＲＯＭやＨＤＤなどの記憶部５２を備える。制御装置５０には、移載ロボット２０のエンコーダ２５，２７、カメラ２３および入力装置４０などからの各種信号が入力される。制御装置５０からは、移載ロボット２０の駆動モータ２４、軸回転用モータ２６、チャックアクチュエータ２８、カメラ２３およびトレイ搬送装置１６などへの各種制御信号が出力される。なお、作業者は、ワーク移載システム１０への作業指示や供給ボックス１４に投入したワークの種類などを、入力装置４０を介して入力可能となっている。

メカチャック２２に把持されるワークは、少なくとも１つの面が回転対称図形のものである。回転対称図形としては、円や正ｎ角形（ｎは３以上の整数、好ましくはｎは４以上の偶数）などが挙げられる。円の場合、回転対称性が現れる角度は任意であり、正ｎ角形の場合、回転対称性が現れる角度は３６０°／ｎかその倍数である。ワークとしては、円形プレート、ワッシャ（円形リング）、正六角形プレート、ナット（正六角形リング）などが挙げられる。円形プレートや正六角形プレートは、面全体が回転対称図形であり、ワッシャやナットは、環状であって内周形状と外周形状が共に回転対称図形である。

ワークが図４に示すように円形プレート６０の場合、一対の爪２２ａ，２２ｂで挟んで把持する把持位置は円形プレート６０の中心を挟んで対向する外周上の任意の２点６０Ｐａ，６０Ｐｂになる。このときの把持中心（２点６０Ｐａ，６０Ｐｂを結んだ線分の真ん中）は、ワークの中心（円形プレート６０の中心）と一致する。ワークが図５に示すようにワッシャ７０の場合、一対の爪２２ａ，２２ｂで挟んで把持する把持位置は２種類ある。１つめの把持位置は、図５Ａのようにワッシャ７０の中心を挟んで対向する外周上の任意の２点７０Ｐａ，７０Ｐｂである。このときの把持中心（２点７０Ｐａ，７０Ｐｂを結んだ線分の真ん中）は、ワークの中心（ワッシャ７０の中心）と一致する。もう１つの把持位置は、図５Ｂに示すようにワッシャ７０の外周上の任意の点７０Ｐｃと、その点７０Ｐｃからワッシャ７０の中心まで引いた線が内周と交差する点７０Ｐｄの計２点である。このときの把持中心（２点７０Ｐｃ，７０Ｐｄを結んだ線分の真ん中）は、ワークの中心（ワッシャ７０の中心）からオフセットしている。図４及び図５において、爪２２ａ，２２ｂの周囲に示した点線領域は、チャック可動範囲Ａｃを表す。チャック可動範囲Ａｃは、爪２２ａ，２２ｂのサイズ、先端形状及び爪２２ａ，２２ｂの可動域に基づいて設定されている。

次に、こうして構成された本実施形態のワーク移載システム１０の動作について説明する。ここでは、ワークとして円形プレート６０を例示しながら説明する。。図５は、ワーク移載処理の一例を示すフローチャートである。このルーチンは、制御装置５０のＣＰＵ５１により実行される。制御装置５０のＣＰＵ５１は、ワーク移載処理を開始すると、まず、今回移載するワークである円形プレート６０に関する情報を記憶部５２から読み出す（Ｓ１００）。記憶部５２には、予め円形プレート６０に関する情報として円形プレート６０の外径や回転中心の座標、把持位置、回転対称性が表れる所定角度（ここでは４５°）などが記憶されている。

次に、ＣＰＵ５１は、複数のワークが入っている供給ボックス１４内の画像を上方から撮像し（Ｓ１１０）、撮像した画像に写っているワークを認識する（Ｓ１２０）。Ｓ１２０では、ＣＰＵ５１は、撮像した画像から色（画素値）や形状が円形プレート６０に該当する領域を抽出することなどにより、円形プレート６０を認識する。また、ＣＰＵ５１は、抽出した領域の大きさや形状から各円形プレート６０が単独で存在しているか、隣接したり重なったりして存在しているかも認識可能である。次に、ＣＰＵ５１は、撮像した画像に写っているワークのうち一のワークを今回の把持対象に設定する（Ｓ１３０）。続いて、ＣＰＵ５１は、把持対象のワークの初期の把持位置を候補位置に設定する（Ｓ１４０）。

ワークが円形プレート６０の場合、把持位置として図７に示すように第１〜第４把持位置が設定されているものとする。図７では、回転対称性が表れる所定角度は４５°に設定されている。そのため、一対の爪２２ａ，２２ｂの中心を結んだ線分（図７の１点鎖線）が基準線ＢＬ（図７の横線）となす把持角度は、第１把持位置では０°、第２把持位置では４５°、第３把持位置では９０°、第４把持位置では１３５°であり、把持角度が１８０°になると第１把持位置と重なるため把持位置が一巡したことになる。初期の把持位置は第１把持位置に設定されるものとする。

次に、ＣＰＵ５１は、候補位置が不干渉把持位置か否かを判定する（Ｓ１５０）。不干渉把持位置とは、爪２２ａ，２２ｂの把持動作を干渉する障害物がない把持位置、すなわち爪２２ａ，２２ｂのチャック可動範囲Ａｃに障害物がない把持位置である。障害物としては、把持対象以外のワークや供給ボックス１４の周壁などが挙げられる。この判定は、候補位置とカメラ２３によって撮像された画像とに基づいて行われる。候補位置が不干渉把持位置だったならば、ＣＰＵ５１は、その不干渉把持位置でワークが把持されるよう移載ロボット２０を制御し（Ｓ１９０）、その後トレイ３０上の収容ボックス３２の所定の載置位置にそのワークが載置されるよう移載ロボット２０を制御する（Ｓ２００）。

一方、候補位置が不干渉把持位置でなかったならば、ＣＰＵ５１は、候補位置を更新し（Ｓ１６０）、更新後の候補位置が一巡したか否かを判定する（Ｓ１７０）。ワークが円形プレート６０の場合、候補位置が不干渉把持位置でなかったならば、その候補位置に設定された把持位置から回転対称性が表れる所定角度４５°だけ反時計回りに回転させた把持位置を次の候補位置に設定する。そのため、最初の候補位置である第１把持位置が不干渉把持位置でなかったならば、次の候補位置は第２把持位置に設定され、その次の候補位置は第３把持位置、更にその次の候補位置は第４把持位置に設定される。第４把持位置の次の候補位置は第１把持位置と重なり一巡したことになる。Ｓ１７０で更新後の候補位置が一巡していなかったならば、ＣＰＵ５１は、再びＳ１５０に戻って、更新後の候補位置が不干渉把持位置か否かを判定する。一方、Ｓ１７０で更新後の候補位置が一巡していたならば、ＣＰＵ５１は、把持対象のワークの把持をスキップする（ステップＳ１８０）。

例えば、撮像された画像において、把持対象の円形プレート６０の左右斜め下に把持対象外の円形プレート６０が接していた場合を考える（図８〜図１０）。第１把持位置では、図８に示すように、爪２２ａのチャック可動範囲Ａｃに右斜め下の把持対象外の円形プレート６０が干渉している（ハッチング参照）。そのため、第１把持位置は不干渉把持位置ではないと判定される。第２把持位置では、図９に示すように、爪２２ｂのチャック可動範囲Ａｃに左斜め下の把持対象外の円形プレート６０が干渉している（ハッチング参照）。そのため、第２把持位置も不干渉把持位置ではないと判定される。第３把持位置では、図１０に示すように、爪２２ａ，２２ｂのいずれのチャック可動範囲Ａｃにも把持対象外の円形プレート６０が干渉していない。そのため、第３把持位置は不干渉把持位置と判定される。

ＣＰＵ５１は、Ｓ１８０又はＳ２００のあと、画像に写った全ワークを把持対象に設定したか否かを判定する（Ｓ２１０）。まだ把持対象に設定していないワークが残っていたならば、ＣＰＵ５１は、残っているワークのうちの一のワークを把持対象に設定し（Ｓ２２０）、Ｓ１４０以降の処理を繰り返す。Ｓ２１０で画像に写った全ワークを把持対象に設定済みだったならば、ＣＰＵ５１は、ワーク移載処理ルーチンを終了する。

なお、供給ボックス１４の底面を一枚の画像で写すことができない場合には、供給ボックス１４の底面を複数枚の画像に分けて写し、各画像について上述したワーク移載処理ルーチンを実行すればよい。

ここで、本実施形態の構成要素と本開示の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のメカチャック２２が本開示のチャック部材に相当し、供給ボックス１４が貯留装置に相当し、カメラ２３が撮像装置に相当し、制御装置５０が制御装置に相当する。なお、本実施形態では、移載ロボット２０と制御装置５０の動作を説明することにより、本開示の把持位置探索方法の一例も明らかにしている。

以上説明した実施形態では、初期の把持位置（第１把持位置）で把持対象のワークを把持するときの爪２２ａ，２２ｂとワークとの位置関係は、他の把持位置（第２〜第４把持位置）で把持対象のワークを把持するときの爪２２ａ，２２ｂとワークとの位置関係と同じになる。各把持位置は、ワークの回転対称図形の回転対称性が現れる所定角度だけその直前の把持位置を回転させて得られるものだからである。そのため、初期の把持位置で把持対象のワークが障害物によって干渉されていたとしても、次の把持位置で干渉されないことがあり、把持可能となる確率が向上する。したがって、把持対象のワークを効率よく把持することができる。

また、メカチャック２２の把持動作を干渉する障害物として、把持対象外のワークや供給ボックス１４の構成部材（例えば周壁）を例示した。これは、把持対象外のワークは把持対象のワークと接していたり接近していたり重なり合っていたりすることがあり、供給ボックス１４の周壁は把持対象のワークと接していたり接近していたりすることがあるからである。

更に、候補位置が不干渉把持位置か否かを判定するにあたり、メカチャック２２のサイズ、先端形状（爪２２ａ，２２ｂの形状）及び可動域に基づいて設定されたチャック可動範囲Ａｃ内に障害物が存在しないならば候補位置が不干渉把持位置であると判定する。そのため、候補位置が不干渉把持位置か否かの判定を適切に行うことができる。

更にまた、候補位置が把持対象のワークの回転対称図形の周りを一巡しても不干渉把持位置が見つからなかったならばそのワークの把持をスキップする。そのため、いずれの把持位置も障害物と干渉しているワークを把持しようとすることにより却って把持効率が低下するのを抑制することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、ワーク移載処理ルーチンを説明するにあたり、ワークとして円形プレート６０を例示したが、ワークとして図５に示したワッシャ７０を用いてもよい。その場合、図５Ａ又は図５Ｂに示した把持位置を採用して、回転性の現れる所定角度を例えば９０°とし、把持角度０°を第１把持位置、把持角度９０°を第２把持位置とすれば、上述した円形プレート６０と同様にしてワーク移載処理を行うことができる。また、ワークとして、正六角形プレートやナットを用いてもよい。その場合、回転性の現れる所定角度を６０°とし、把持角度０°を第１把持位置、把持角度６０°を第２把持位置、把持角度１２０°を第３把持位置とすれば、上述した円形プレート６０と同様にしてワーク移載処理を行うことができる。

あるいは、図５Ａの把持位置を採用して候補位置が一巡したあとも不干渉把持位置が見つからなかった場合、図５Ｂの把持位置を採用して再度不干渉把持位置を探索してもよい。こうすれば、把持対象のワークが把持可能となる確率がより高まる。例えば、図１１及び図１２に、画像に写った２つのワッシャ７０のうち右側のワッシャ７０が把持対象であり、それに把持対象外のワッシャ７０が接しており、上側に供給ボックス１４の周壁１４ａが接している場合を示す。この場合、図１１のように、図５Ａに示した把持位置を採用すると、第１把持位置では把持対象外のワッシャ７０がチャック可動範囲Ａｃに干渉し、第２把持位置では供給ボックス１４の周壁がチャック可動範囲Ａｃに干渉するため、不干渉把持位置は存在しないことになる。一方、図１２のように、図５Ｂに示した把持位置を採用すると、第１把持位置では把持対象外のワッシャ７０も供給ボックス１４の周壁１４ａもチャック可動範囲Ａｃに干渉しないため、第１把持位置が不干渉把持位置になり、把持可能となる。

上述した実施形態では、ＣＰＵ５１は把持対象外のワークが候補位置にあるメカチャック２２のチャック可動範囲Ａｃと重ならなければその候補位置を不干渉保持位置であると判定したが、特にこの判定手法に限らない。例えば、把持対象外のワークが候補位置にあるメカチャック２２のチャック可動範囲Ａｃと重なっていたとしても、ＣＰＵ５１がその重なった面積をチャック可動範囲Ａｃの面積で除した干渉面積率を算出し、その干渉面積率を用いて判定を行ってもよい。すなわち、ＣＰＵ５１は干渉面積率が予め定めた閾値以下（又は閾値未満）であればその候補位置を不干渉保持位置であると判定し、その閾値超（又は閾値以上）であればその候補位置を不干渉保持位置でないと判定してもよい。閾値は、実験などによりメカチャック２２がワークを把持可能な値に設定すればよい。

上述した実施形態では、実際にワークを供給ボックス１４から収容ボックス３２に載置するワーク載置処理において、不干渉把持位置の探索（Ｓ１４０〜Ｓ１７０）を実行する場合を例示したが、ワークを供給ボックス１４から収容ボックス３２に載置する前にシミュレーションで不干渉把持位置の探索を行ってもよい。その場合、サイズや先端形状が異なる多種類のメカチャック２２のチャック可動範囲Ａｃをモデル化して事前に記憶部５２に登録しておき、ＣＰＵ５１がシミュレーションを行い、不干渉把持位置が見つかったメカチャック２２を把持高率の高いチャック部材としてオペレータに報知してもよい。例えば、図５Ａに示した把持位置を採用可能なメカチャック２２が大型で、図５Ｂに示した把持位置を採用可能なメカチャック２２が小型の場合、図１１及び図１２のような画像が得られていたならば、大型のメカチャック２２では不干渉把持位置が見つからず小型のメカチャック２２では不干渉把持位置が見つかることになる。そのため、ＣＰＵ５１は、小型のメカチャック２２を把持効率の高いチャック部材として推奨する。こうすれば、複数種類のメカチャック２２の中から把持対象のワークを把持可能なメカチャック２２を探し出すことができる。

上述した実施形態では、メカチャック２２の不干渉把持位置を探索する場合を例示したが、メカチャック２２の代わりに吸着ノズルや電磁石を用いてもよい。吸着ノズルの場合、吸着ノズルがワークと接する部分に他のワークが重なっていないことを基準に不干渉把持位置を探索するようにしてもよい。電磁石の場合、電磁石の磁力の及ぶ範囲を干渉チャック領域とし、その領域内に他のワークが存在しないことを基準に不干渉把持位置を探索するようにしてもよい。

本開示の作業機は、以下のように構成してもよい。

本開示の作業機において、前記障害物は、前記把持対象部品以外の部品及び／又は前記貯留装置の構成部材であってもよい。把持対象部品以外の部品は把持対象部品と接していたり重なり合っていたりすることがあり、貯留装置の構成部材（例えば壁など）は把持対象部品と接していることがあるため、いずれも把持対象部品の障害物になりやすい。

本開示の作業機において、前記制御装置は、前記候補位置が前記不干渉把持位置か否かを判定するにあたり、前記チャック部材のサイズ及び／又は先端形状並びに可動域に基づいて設定されたチャック可動範囲内に前記障害物が存在しないならば、前記候補位置が前記不干渉把持位置であると判定してもよい。こうすれば、候補位置が不干渉把持位置か否かを適切に判定することができる。

本開示の作業機において、前記制御装置は、前記候補位置が前記回転対称図形の周りを一巡しても前記不干渉把持位置が見つからなかったならば、前記把持対象部品の把持をスキップしてもよい。こうすれば、いずれの把持位置も障害物と干渉している把持対象部品を把持しようとすることにより、却って把持効率が低下するのを抑制することができる。

本開示の作業機において、前記把持対象部品の前記１つの面は、面全体が前記回転対称図形であり、前記把持位置は、前記回転対称図形の外周上の互いに対向する２点であってもよい。あるいは、前記把持対象部品の前記１つの面は、環状であって内周形状と外周形状が共に前記回転対称図形であり、前記把持位置は、前記回転対称図形の外周上の互いに対向する２点か、前記回転対称図形の外周上の１点とそれに対向する内周上の１点であってもよい。

本開示の把持位置探索方法は、以下のように構成してもよい。

本開示の把持位置探索方法において、前記ステップ（ｂ）では、前記候補位置が前記不干渉把持位置か否かを判定するにあたり、前記チャック部材のサイズ及び／又は先端形状並びに可動域に基づいて設定されたチャック可動範囲内に前記障害物が存在しないならば、前記候補位置が前記不干渉把持位置であると判定してもよい。こうすれば、候補位置が不干渉把持位置か否かを適切に判定することができる。

本開示の把持位置探索方法において、予めサイズ及び／又は先端形状の異なる多種類の前記チャック部材ごとに前記チャック可動範囲を記憶部に登録しておき、前記ステップ（ｂ）では、前記把持位置が前記回転対称図形の周りを一巡しても前記不干渉把持位置が見つからなかったならば、前記チャック部材とは種類の異なる別のチャック部材の前記チャック可動範囲を前記記憶部から呼び出して前記探索処理を実行し、前記別のチャック部材について前記不干渉把持位置が見つかったならば、前記別のチャック部材を把持効率の高いチャック部材として選択してもよい。こうすれば、サイズ及び／又は先端形状の異なる多種類のチャック部材の中から把持対象部品を把持可能なチャック部材を探し出すことができる。

本発明は、ワークを移載する作業を行う各種産業に利用可能である。

１０ワーク移載システム、１１作業台、１４供給ボックス、１４ａ周壁、１６トレイ搬送装置、２０移載ロボット、２１ロボットアーム、２２メカチャック、２２ａ，２２ｂ爪、２２ｃベースプレート、２２ｄシャフト、２３カメラ、２４駆動モータ、２５エンコーダ、２６軸回転用モータ、２７エンコーダ、２８チャックアクチュエータ、３０トレイ、３２収容ボックス、４０入力装置、５０制御装置、５１ＣＰＵ、５２記憶部、６０円形プレート、７０ワッシャ、Ａｃチャック可動範囲、ＢＬ基準線。

Claims

少なくとも１つの面が環状であって内周形状と外周形状が共に回転対称図形である把持対象部品のうち前記回転対称図形の外周上の互いに対向する２点か、前記回転対称図形の外周上の１点とそれに対向する内周上の１点を把持位置として挟んで把持するチャック部材と、
前記把持対象部品を含む複数の部品を貯留する貯留装置と、
前記貯留装置に貯留された前記複数の部品を上方から撮像する撮像装置と、
予め定められた初期の前記把持位置を候補位置に設定し、前記候補位置と前記撮像装置によって撮像された画像とに基づいて前記候補位置が前記チャック部材の把持動作を干渉する障害物のない不干渉把持位置か否かを判定し、前記候補位置が前記不干渉把持位置でなかったならば、前記把持対象部品の前記回転対称図形の回転対称性が現れる所定角度だけ前記把持位置を回転させて得られる次の前記把持位置を前記候補位置に設定し、再度、前記候補位置が前記不干渉把持位置か否かを判定する、という探索処理を前記不干渉把持位置が見つかるまで繰り返し、前記不干渉把持位置で前記把持対象部品を把持するよう前記チャック部材を制御する制御装置と、
を備えた作業機。
前記障害物は、前記把持対象部品以外の部品及び／又は前記貯留装置の構成部材である、
請求項１に記載の作業機。
前記制御装置は、前記候補位置が前記不干渉把持位置か否かを判定するにあたり、前記チャック部材のサイズ及び／又は先端形状並びに可動域に基づいて設定されたチャック可動範囲内に前記障害物が存在しないならば、前記候補位置が前記不干渉把持位置であると判定する、
請求項１又は２に記載の作業機。
請求項３に記載の作業機であって、
予めサイズ及び／又は先端形状の異なる多種類の前記チャック部材ごとに前記チャック可動範囲を登録した記憶部
を備え、
前記制御装置は、前記把持位置が前記回転対称図形の周りを一巡しても前記不干渉把持位置が見つからなかったならば、前記チャック部材とは種類の異なる別のチャック部材の前記チャック可動範囲を前記記憶部から呼び出して前記探索処理を実行し、前記別のチャック部材について前記不干渉把持位置が見つかったならば、前記別のチャック部材を把持効率の高いチャック部材として選択する、
作業機。
前記制御装置は、前記候補位置が前記回転対称図形の周りを一巡しても前記不干渉把持位置が見つからなかったならば、前記把持対象部品の把持をスキップする、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業機。
少なくとも１つの面が回転対称図形である把持対象部品のうち前記回転対称図形の互いに対向する２点を把持位置として挟んで把持するチャック部材を制御する際に用いられる把持位置探索方法であって、
（ａ）貯留装置に貯留された前記把持対象部品を含む複数の部品を上方から撮像した画像を取得するステップと、
（ｂ）予め定められた初期の前記把持位置を候補位置に設定し、前記候補位置と前記ステップ（ａ）で取得した画像とに基づいて前記候補位置が前記チャック部材の把持動作を干渉する障害物のない不干渉把持位置か否かを判定し、前記候補位置が前記不干渉把持位置でなかったならば、前記把持対象部品の前記回転対称図形の回転対称性が現れる所定角度だけ前記把持位置を回転させて得られる次の前記把持位置を前記候補位置に設定し、再度、前記候補位置が前記不干渉把持位置か否かを判定する、という探索処理を前記不干渉把持位置が見つかるまで繰り返すステップと、
を含み、
前記ステップ（ｂ）では、前記候補位置が前記不干渉把持位置か否かを判定するにあたり、前記チャック部材のサイズ及び／又は先端形状並びに可動域に基づいて設定されたチャック可動範囲内に前記障害物が存在しないならば、前記候補位置が前記不干渉把持位置であると判定し、
予めサイズ及び／又は先端形状の異なる多種類の前記チャック部材ごとに前記チャック可動範囲を記憶部に登録しておき、
前記ステップ（ｂ）では、前記把持位置が前記回転対称図形の周りを一巡しても前記不干渉把持位置が見つからなかったならば、前記チャック部材とは種類の異なる別のチャック部材の前記チャック可動範囲を前記記憶部から呼び出して前記探索処理を実行し、前記別のチャック部材について前記不干渉把持位置が見つかったならば、前記別のチャック部材を把持効率の高いチャック部材として選択する、
把持位置探索方法。