JP7164012B2

JP7164012B2 - 設定支援装置、設定支援方法及びプログラム

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Publication number: JP7164012B2
Application number: JP2021506822A
Authority: JP
Inventors: 有貴仁科
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2022-11-01
Anticipated expiration: 2039-03-15
Also published as: US20220347850A1; CN112584988A; WO2020188661A1; EP3831547A4; EP3831547A1; JPWO2020188661A1

Description

本発明は、設定支援装置、設定支援方法及びプログラムに関する。

従来、ソフトウエア上で把持対象物体とロボットハンドを３次元的に表示し、ユーザが把持位置姿勢を指定することで把持位置の登録を行う技術が提案されていた（例えば、特許文献１を参照）。

ここで、上述のような技術では、画面上で、把持対象物体とロボットハンドの位置関係を正確に把握することは困難であった。例えば、１ｍｍ以下の精度で把持位置を調整するようなことは難しい。そのため、精密にロボットハンドの把持位置を決定するためには把持位置の登録後、実際には把持を実行し、再度調整を繰り返し行うという作業が必要となり、時間を要するという不都合が生じる場合があった。

特許第５８８８５９１号公報

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、把持対象物体に対するロボットハンドの正確な把持位置姿勢の設定を効率的に行うことが可能な技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明は、
把持対象物体に対するロボットハンドの位置姿勢の、画面上に表示される把持対象物体及び前記ロボットハンドによる設定を支援する設定支援装置であって、
前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢を算出する位置姿勢算出部と備え、
前記画面上に表示される前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢の設定を補助する補助図形を、前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの前記位置姿勢に応じて描画するための描画情報を作成する補助図形作成部を備えたことを特徴とする設定支援装置である。

本発明によれば、ユーザは、画面上に表示される補助図形を参照しながら、把持対象物体に対するロボットハンドの位置姿勢を算出することができるので、把持対象物体に対するロボットハンドの正確な把持位置姿勢の設定を効率的に行うことが可能である。

ここで、ロボットハンドとは、コンピュータによって制御され、把持対象物体を把持する動作を行うツールを指し、エンドエフェクタ、グリッパを含む。また、把持とは、対象物を持つことであり、掴んで持つ場合や吸着して持つことを含むがこれに限られない。また、補助図形は、２次元的に表現できるものであれば、その形状は限定されない。

また、本発明においては、
前記補助図形作成部は、前記位置姿勢算出部によって算出される前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢の変更に応じて、前記補助図形を描画するための前記描画情報を更新するようにしてもよい。

これによれば、ユーザが把持対象物体に対するロボットハンドの位置姿勢を変更しても、その変更に応じて補助図形も更新されるの、変更された位置姿勢に基づくロボットハンドの正確な把持位置姿勢の設定を効率的に行うことができる。

また、本発明においては、
前記補助図形は、前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの距離又は角度を示す指標を含むようにしてもよい。

これによれば、ユーザは、補助図形に含まれる指標を参考にしながら、把持対象物体に対するロボットハンドの距離や角度を確認することができるので、ロボットハンドの正確な把持位置姿勢の設定をより効率的に行うことができる。

また、本発明においては、
前記補助図形作成部は、前記補助図形の前記ロボットハンドに対する前記位置姿勢の変更を受け付ける機能を有するようにしてもよい。

このようにすれば、ロボットハンドに対して所望の位置姿勢に補助図形を表示させることができるので、ロボットハンドの正確な把持位置姿勢の設定をより効率的に行うことができる。

また、本発明においては、
前記補助図形は、直方体形状であるようにしてもよい。

また、本発明においては、
前記補助図形は、円柱形状であるようにしてもよい。

また、本発明においては、
前記補助図形は、平面形状であるようにしてもよい。

また、本発明は、
把持物体に対するロボットハンドの位置姿勢の、画面上に表示される把持対象物体及び前記ロボットハンドによる設定を支援する設定支援方法であって、
前記把持物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢を算出する算出ステップと、
前記画面上に表示される前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢の設定を補助する補助図形を、前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの前記位置姿勢に応じて描画するための描画情報を作成する作成ステップと、
を含むことを特徴とする設定支援方法である。

また、本発明においては、
前記把持物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢の変更を受け付ける第１変更ステップを含み、
前記算出ステップは、前記第１変更ステップによる変更に基づいて、前記把持物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢を算出し、
前記作成ステップは、前記第１変更ステップによる変更に基づいて算出された位置姿勢に応じて、前記描画情報を更新するようにしてもよい。

また、本発明においては、
前記補助図形の前記ロボットハンドに対する位置姿勢の変更を受け付ける第２変更ステップを含み、
前記作成ステップは、前記第２変更ステップによる変更に基づいて前記描画情報を作成するようにしてもよい。

また、本発明は、
コンピュータに、把持物体に対するロボットハンドの位置姿勢の、画面上に表示される把持対象物体及び前記ロボットハンドによる設定を支援する設定支援方法を実行させるプログラムであって、
前記把持物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢を算出する算出ステップと、
前記画面上に表示される前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢の設定を補助する補助図形を、前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの前記位置姿勢に応じて描画するための描画情報を作成する作成ステップと、
を含むことを特徴とするプログラムである。

ここで、ロボットハンドとは、コンピュータによって制御され、把持対象物体を把持する動作を行うツールを指し、エンドエフェクタ、グリッパを含む。また、把持とは、対象物を持つことであり、掴んで持つ場合や吸着して持つことを含むがこれに限られない。また、補助図形は、２次元的に表現できるものであれば、その形状は限定されない。
また、コンピュータは、単一のコンピュータ装置によって構成される場合に限られず、ネットワークを介して接続された複数のコンピュータ装置によって構成されてもよい。

本発明によれば、把持対象物体に対するロボットハンドの正確な把持位置設定を効率的に行うことが可能な技術を提供することが可能となる。

本発明の実施例１における把持位置設定支援装置のハードウエア構成図である。本発明の実施例１における把持位置設定支援装置及び把持位置登録装置の機能ブロック図である。本発明の実施例１における把持位置登録処理全体の手順を示すフローチャートである。本発明の実施例１における補助図形作成処理の手順を示すフローチャートである。本発明の実施例１におけるハンドの概略構成を示す全体斜視図である。本発明の実施例１におけるナットと二指ハンド及び補助図形の関係を示す図である。本発明の実施例２におけるＴ字管の全体形状並びにＴ字管と二指ハンド及び補助図形の関係を示す図である。本発明の実施例２におけるＴ字管と二指ハンド及び補助図形の関係を示す図である。本発明の実施例３におけるホルダの全体形状並びにホルダと二指ハンド及び補助図形の関係を示す図である。本発明の実施例３におけるホルダと二指ハンド及び補助図形の関係を示す図である。本発明の実施例４におけるキャパシタと吸着ハンド及び補助図形の関係を示す図である。本発明の実施例４におけるキャパシタと吸着ハンド及び補助図形の関係を示す図である。本発明の変形例に係る把持対象物体の全体斜視図である。

〔実施例１〕
以下では、本発明の実施例に係る把持位置設定支援装置１を含む把持位置登録装置１０について、図面を用いて、より詳細に説明する。

＜装置構成＞
図１は、本実施例に係る把持位置設定支援装置１の一例を示すハードウエア構成図である。図２は、把持位置設定支援装置１を含む把持位置登録装置１０を機能ブロックで表現した図である。

図１に示すように、把持位置設定支援装置１は、主として、制御部１１、記憶部１２、入力部１３、表示部１４及び各部に接続され信号の伝送路を構成するバス１５とを含み、一般的なコンピュータにより構成することができる。
制御部１１は、ＣＰＵやＭＰＵ等のプロセッサである。

記憶部１２は、主記憶装置と補助記憶装置を含んで構成される。主記憶装置は、制御部１１によって実行されるプログラムや、当該制御プログラムが利用するデータが展開されるメモリである。補助記憶装置は、オペレーティングシステム（ＯＳ）、各種プログラム、各種テーブル等が格納され、そこに格納されたプログラムを主記憶装置の作業領域にロードして実行し、プログラムの実行を通じて各構成部等が制御されることによって、後述するような、所定の目的に合致した各機能を実現することができる。ただし、一部または全部の機能はＡＳＩＣやＦＰＧＡのようなハードウエア回路によって実現されてもよい。主記憶装置は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）を含んでもよい。また、補助記憶装置は、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）やハードディスクドライブ（ＨＤＤ、Hard Disk Drive）を含んでもよい。さらに、補助記憶装置は、リムーバブルメディア、すなわち可搬記録媒体を含んでもよい。リムーバブルメディアは、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、あるいは、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）のようなディスク記録媒体である。

入力部１３は、ユーザが行った入力操作を受け付ける手段である。本実施例では、入力部１３は、キーボード１３ａ及びマウス１３ｂを含んで構成される。

表示部１４は、情報を表示することによりユーザに対して情報を提供する手段であり、例えば、液晶ディスプレイとその制御手段を含む。また、表示部１４をタッチパネルとその制御手段によって構成し、入力部１３を兼ねるようにすることもできる。

図２の機能ブロック図に従って、本実施例の把持位置設定支援装置１及び把持位置登録装置１０の機能について説明する。
把持位置登録装置１０は、データ読み込み部２１、初期把持姿勢設定部２２、把持位置姿勢操作部２３、補助図形設定部２４、補助図形作成部２５、把持位置姿勢保存部２６、描画部２７を含んで構成される。そして、把持位置設定支援装置１は、少なくとも、データ読み込み部２１、初期把持姿勢設定部２２、把持位置姿勢操作部２３、補助図形設定部２４、補助図形作成部２５、描画部２７を含んで構成される。なお、把持位置登録装置１０のハードウエア構成は把持位置設定支援装置１と同様である。
データ読み込み部２１は、制御対象であるハンド及び当該ハンドによって把持される対象である把持対象物体及び補助図形に関するデータが記憶されているハンド・把持対象物体・補助図形記憶部２８から、ハンド、把持対象物体及び補助図形のデータを読み込む。
初期把持姿勢設定部２２は、ユーザが表示部１４の画面上に表示された把持対象物体のいずれかの位置にポインタを置いてマウスをクリックすることにより、当該位置にハンドを登録する。
把持位置姿勢操作部２３は、ユーザが、把持対象物体に対するハンドの把持位置姿勢の修正量を入力することにより、把持物体に対するハンドの把持位置姿勢に反映させる。
補助図形設定部２４は、表示部１４の画面上に表示する補助図形を選択し、選択結果を当該画面上に反映させる。
補助図形作成部２５は、現在のハンドの位置姿勢に応じて補助図形を作成する。
把持位置姿勢保存部２６は、把持対象物体に対するハンドの登録した把持位置姿勢を把持位置姿勢データベース２９として保存する。
描画部２７は、データ読み込み部２１、初期把持姿勢設定部２２、把持位置姿勢操作部２３、補助図形作成部２５から入力される情報に基づいて表示部１４に、把持対象物体、ハンド及び補助図形の３次元形状を描画する。
ユーザが入力部を介して、表示部１４に表示されたＧＵＩ上で操作を行うたびに、把持対象物体、ハンド及び補助図形の３元位置姿勢を計算しなおし、描画部２７が表示部１４に表示する内容を更新する。

まず、図３を参照して、本実施例の補助図形作成処理を含む把持位置登録の全体的な処理手順について説明する。
把持位置登録処理は、概略、初期把持姿勢設定処理（ステップＳ１）、把持位置姿勢操作処理（ステップＳ２）、補助図形設定処理（ステップＳ３）、補助図形作成処理（ステップＳ４）、把持位置姿勢保存処理（ステップＳ５）を含んで構成される。
ここで、初期把持姿勢設定処理（ステップＳ１）では、入力部１３を介したユーザからの入力に基づいて、把持対象物体に対するハンドの初期位置姿勢を設定する。そして、把持位置姿勢操作処理（ステップＳ２）では、ステップＳ１で設定された初期位置姿勢、又は把持対象物体に対するハンドの現在の位置姿勢に対する、入力部１３を介したユーザからの修正量の入力に基づき、把持物体に対する位置姿勢を変更する。補助図形設定処理（ステップＳ３）では、入力部１３を介してユーザからの補助図形の設定に関する入力を受けつけ、この入力に応じて、描画すべき補助図形を設定する。ここでの、補助図形の設定には、描画すべき補助図形の選択と、補助図形のハンドに対する位置姿勢の変更を含む。補助図形作成処理（ステップＳ４）については後述する。把持位置姿勢保存処理は、入力部１３を介したユーザからの入力に基づいて、把持対象物体に対するハンドの登録した把持位置姿勢を把持位置姿勢データベース２９に保存する。ここでは、初期把持姿勢設定処理（ステップＳ１）及び把持位置姿勢操作処理（ステップＳ２）が算出ステップに対応する。把持位置姿勢操作処理（ステップＳ２）が第１変更ステップに対応し、補助図形設定処理（ステップＳ３）が第２変更ステップに対応する。また、後述する補助図形作成処理が作成ステップに対応する。

＜補助図形作成処理＞
図４は、補助図形作成処理の手順を示すフローチャートである。図４を参照して、補助図形作成処理の手順について説明する。
まず、初期把持姿勢設定部２２が、ユーザからの入力部１３を介してハンドの種類の選択を受け付け、当該選択結果に基づいてハンドの種類を判断する（ステップＳ１１）。ここでは、ハンドの種類として、図５（Ａ）に示すような二つの爪３１，３２を有する二指ハンド３０と、図５（Ｂ）に示すような先端に吸着パッド４１を有する吸着ハンド４０の二種類から選択するものとして説明する。

ステップＳ１１において、ハンドの種類が二指ハンドであると判断された場合には、指定された図形がどの図形であるかを判断する（ステップＳ１２）。補助図形設定部２４がユーザによる補助図形の指定を受け付け、当該指定結果に基づいて判断する。

ステップＳ１２において、指定された図形が平面であると判断された場合には、補助図形作成部２５が、現在のハンドの位置姿勢に応じて、補助図形として平面を描画するためのデータを生成し（ステップＳ１３）、補助図形作成処理を終了する。
ステップＳ１２において、指定された図形が円柱であると判断された場合には、補助図形作成部２５が、現在のハンドの位置姿勢に応じて、補助図形として円柱を描画するためのデータを生成し（ステップＳ１４）、補助図形作成処理を終了する。
ステップＳ１２において、指定された図形が直方体であると判断された場合には、補助図形作成部２５が、現在のハンドの位置姿勢に応じて、補助図形として直方体を描画するためのデータを生成し（ステップＳ１５）、補助図形作成処理を終了する。

ステップＳ１１において、ハンドの種類が吸着ハンドであると判断された場合には、補助図形作成部２５が、現在のハンドの位置姿勢に応じて、補助図形として平面を描画するためのデータを生成し（ステップＳ１６）、補助図形作成処理を終了する。
なお、把持位置姿勢操作部２３が、ハンドの位置姿勢を更新した場合には、ハンドと補助図形との相対位置姿勢を保ったまま、補助図形の位置姿勢も更新する。

図６（Ａ）は、把持対象物体であるナット５１の穴に挿入された二指ハンド３０の二つの爪３１，３２の中心に、爪３１，３２の先端方向に直交する同心円で形成された平面としての円６０を描画した状態を示す斜視図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）をナット５１の逆の端面側から見た状態を示す図である。ここで、二つの爪３１，３２の中心とは、図５（Ｂ）のＣｎで示す位置であり、それぞれの爪の先端部の中央位置同士を結ぶ直線の中央位置である。円６０は、平面に形成された爪３１，３２に接着するように描画され、ナット５１に対する爪３１，３２の相対的な位置姿勢の変化に連動して、その位置姿勢が変化する。図６（Ａ）に示すように、爪３１，３２の先端部はナット５１の穴の内部において、ナット５１の端面から厚み方向にさらに挿入された位置にあるため、円６０は、ナット５１に重なり、円６０の外周部分がナット５１の外側面を突き抜けるように描画される。

この場合に描画される円６０の直径は、把持対象物体の外接矩形の最長辺の定数倍とする。このとき、円６０の直径を把持対象物体の外接矩形の最長辺の１．５倍程度以上とすることが好ましい。円６０の直径が小さすぎると把持対象物体に隠れてしまい、ハンド３０の把持対象物体に対する傾きが確認しづらくなってしまうからである。このように、円６０の直径を適切に設定すれば、把持対象物体が穴のような中空内部を有するために、把持対象物体に対するハンド３０の位置姿勢によっては直接的に視覚的な確認が難しい場合でも、円６０を参照することにより間接的に、把持対象に対するハンド３０の相対的な位置関係を確認することができる。

このように、二指ハンド３０の現在の位置姿勢に併せて、同心円で形成された平面６０を描画することにより、ナット５のように穴の開いた把持対象物体を内径把持する場合に、二つの爪３１，３２の中心と穴の中心の位置合わせが容易になる。また、このように、二つの爪３１，３２の中心と穴の中心を位置合わせすると、内径把持する際には、爪を開いたときに、二つの爪が把持対象物体に同時に接することとなるため、把持時に把持対象物体がずれないので好ましい。さらに、描画された円６０と穴の関係を視覚的に確認することで、把持対象物体とハンドとの相対的位置姿勢の微調整が容易になる。円６０を構成する同心円６１，６２を、径方向に交互に異なる色で表示することにより（図では同心円６１を一点鎖線，同心円６２を破線として線の種類を交互に異ならせて色の違いを表現している）、複数の円の判別が容易になる。また、６０の中心から外径方向に放射状に延びる半径線６３を等間隔に描画している。円６０の中心の認識が容易になる。ここでは、半径の異なる同心円が、把持対象物体とハンドの距離を示す指標に対応し、半径線が、把持対象物体とハンドの角度を示す指標に対応する。
このように、二指ハンド３０に接着した補助図形として平面６０を描画することにより、把持対象物体の穴とハンド３０の爪３１，３２の先端方向が直交しているか否かを視覚的に確認することができる。

〔実施例２〕
次に、実施例２について説明する。実施例１と共通する構成及び説明については同様の符号を用いて詳細な説明は省略する。把持位置登録装置の構成及び補助図形作成処理の手順については実施例１と共通であり、把持対象物体及び補助図形が異なる。
図７（Ａ）は把持対象物体であるＴ字管５２の全体形状を示す。図７（Ｂ）はＴ字管５２の円筒部５２ａを外径方向から把持する二指ハンド３０の二つの爪３１，３２の中心を中心として、爪３１，３２の開閉方向及び延長方向に中心軸が直交し、二つの爪３１，３２の内側面に接する円柱７０を補助図形として描画した状態を示す図である。円柱７０は、円柱７０の中心軸に直交し、軸方向に等間隔に配置された周方向線７１と、円柱７０の軸方向に平行に、周方向に等間隔に配置された軸方向線７２とを含む。また、円柱７０は、爪３１，３２の中心を中心として、爪３１，３２の開閉方向及び延長方向に平行な円７３を含む。この円７３を構成する同心円７３１，７３２を、径方向に互いに異なる色で表示している（図では同心円７３１を破線、同心円７３２を一点鎖線で表現している）。さらに、円７３は、爪３１，３２の中心から外径方向に放射状に延びる半径線７３３を周方向に等間隔に表示している。この円７３は、爪３１，３２の中心から、周方向線７１に至る範囲に表示される。
ここでは、周方向線７１、軸方向線７２及び同心円７３１，７３２が、把持対象物体とハンドの距離を示す指標に相当し、半径線７３３が把持対象物体とハンドの角度を示す指標に対応する。軸方向線７２を把持対象物体とハンドの角度を示す指標として用いることもできる。

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、Ｔ字管５２の円筒部５２ａの延長方向から見た状態を示す図である。このうち図８（Ａ）は、円７３の中心７３４とＴ字管５２の円筒部５２ａの中心軸とがずれた状態を示し、図８（Ｂ）は、円の中心７３４とＴ字管５２の中心軸５２ａとが一致した状態を示す。ここでは、二指ハンド３０の二つの爪３１，３２の中心は、それぞれの爪３１，３２の幅方向の中央部同士を結ぶ直線の中央位置である。ただし、ここでは、二つの爪３１，３２の中心は、爪３１，３２の先端に対して基端側に設定しているが、爪３１，３２と円柱７０との位置関係は後述するように調整可能である。

この場合に描画される円柱７０の高さは、二指ハンド３０のそれぞれの爪３１，３２の幅Ｗ（図７（Ｂ）参照）の定数倍とする。

ハンド３０の差し込み量Ｄ（図８（Ｂ）参照）を調整可能とする。ここで、ハンド３０の差し込み量Ｄとは、ハンド３０に対して定義されるツール座標系のＺ軸（爪の延長方向；図７（Ｂ）参照）と円柱７０の中心軸との位置関係である。図８（Ｂ）に示すように、ここでは、差し込み量Ｄは、爪３１，３２の端面を基準に定義している。
ハンド３０のストローク幅（爪の開き幅；図８（Ｂ）参照）Ｓに応じて円柱７０の直径も変更する。

このように、二指ハンド３０の現在の位置姿勢に併せて、円柱７０を描画することにより、円柱形の把持対象物体を把持する際に、二つの爪３１，３２の中心と円柱形状の把持対象物体の中心軸の位置合わせが容易になる。また、同心円７３１，７３２を径方向に交互に異なる色で表示することにより、複数の同心円７３１，７３２の判別が容易になる。また、半径方向の線７３３により円７３の中心７３４が、画面上でより視認しやすくなる。
また、このようにすれば、二指ハンド３０の爪３１，３２と把持対象物体との傾きを視覚的に確認することができる。

〔実施例３〕
次に、実施例３について説明する。実施例１と共通する構成及び説明については同様の符号を用いて詳細な説明は省略する。把持位置登録装置の構成及び補助図形作成処理の手順については実施例１と共通であり、把持対象物体及び補助図形が異なる。
図９（Ａ）は、把持対象物体であるホルダ５３の全体斜視図である。図９（Ｂ），図１０は、ホルダ５３の端面５３ａ，５３ｂを把持する二指ハンド３０の二つの爪３１，３２の開閉方向に直交し、二つの爪３１，３２の内側面に接する直方体８０を補助図形として描画した状態を示す図である。図１０は、図９（Ｂ）を二つの爪３１，３２の基端側から見た状態を示す図である。直方体８０は、爪３１，３２の幅方向に延びる幅方向線８１、爪３１，３２の延長方向に延びる高さ方向線８２、爪３１，３２の開き幅方向に延びる厚さ方向線８３が互いに直交するように、それぞれの線が等間隔で複数表示される。ここでは、幅方向線８１、高さ方向線８２、厚さ方向線が、把持対象物体とハンドの距離を示す指標に対応する。

この場合に描画される直方体８０の辺の長さは爪３１，３２の幅ｗ（図７（Ｂ）参照）の定数倍とする。
ハンドのストローク幅Ｓ（爪の開き幅；図８（Ｂ）参照）に応じて直方体８０のサイズも変更する。

このように、二指ハンド３０の現在の位置姿勢に併せて、直方体８０を描画することにより、平面形状の把持対象物体を把持する際に、爪３１，３２から把持対象物体までの間隔の位置合わせが容易になる。
また、このようにすれば、二指ハンド３０に接着した補助図形として直方体８０を描画することにより、二指ハンド３０の爪３１，３２と把持対象物体との傾きを視覚的に確認することができる。

〔実施例４〕
次に、実施例４について説明する。実施例１と共通する構成及び説明については同様の符号を用いて詳細な説明は省略する。把持位置登録装置の構成及び補助図形作成処理の手順については実施例１と共通であり、把持対象物体、ハンド及び補助図形が異なる。
図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１２は、把持対象物体であるキャパシタ５４の側面５４ａに対して、吸着パッド４１を有する吸着ハンド４０の現在の位置姿勢に併せて、吸着ハンド４０の先端の吸着パッド４１を中心に、吸着パッド４１の先端方向と直交する方向の平面９０を補助図形として描画した状態を示す図である。図１１（Ａ）は、伸縮可能な吸着ハンド４０を伸長させた状態を示し、図１１（Ｂ）は吸着ハンド４０を収縮させた状態を示す。図１２は、吸着ハンド４０の先端の吸着パッド４１が、把持対象物体であるキャパシタ５４の側面５４ａに押し込まれている状態を示す。このため、図１２では、円９０は、キャパシタ５４に重なり、円９０の外周部分がキャパシタ５４の側面５４ｂを突き抜けるように描画される。

図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１２では、吸着パッド４１の先端方向と直交する方向の平面として円９０が描画されている。円９０は、吸着パッド４１の中心Ｃｓ（図５（Ｂ）参照）を中心とする同心円９１と、外径方向に延びる半径線９２が描画される。この場合に描画される円９０の直径は把持対象物体の外接矩形の最長辺の定数倍とする。円９０の直径を、把持対象物体の外接矩形の最長辺の１．５倍程度以上とすることが好ましい。円９０の直径が小さすぎると、円９０が把持対象物体内に隠れてしまい、吸着ハンド４０と把持対象物体との位置関係が確認しづらくなってしまうからである。
ここでは、同心円９１が把持対象物体とハンドの距離を示す指標に対応し、半径線が把持対象物体とハンドの角度を示す指標に対応する。

このように、吸着ハンド４０の現在の位置姿勢に併せて、平面９０を描画することにより、吸着ハンドの伸長状態での食い込み量を確認することができる。吸着ハンド４０は、通常、蛇腹やスプリングで伸縮できる構造になっているため、それを再現できるようにしている。吸着ハンド４０の伸長状態では、把持対象物体に吸着パッド４１が食い込み、収縮状態では、把持対象物体と吸着パッド４１が干渉しないことが好ましい。吸着パッド４１の先端に併せ平面９０表示することにより、現在の位置姿勢において、吸着パッド４１が把持対象物体に対してどれだけ食い込んでいるかを確認することができる。
また、吸着パッド４１の先端に平面９０を併せて表示することにより、現在の位置姿勢において、吸着パッド４１が把持対象物体に対して傾いているか否かを確認することができる。吸着パッド４１が把持対象物体に適切に吸着するためには、吸着パッド４１と把持対象物体の面は平行であることが好ましい、把持対象物体の面に対して吸着パッド４１が傾いていると把持の失敗につながることがあるからである。

〔変形例〕
上述の実施例１では、二指ハンド３０と吸着ハンド４０について説明したが、本発明は、三指ハンド、マグネットハンド等の他のハンドに対しても適用することができ、本発明が適用できるハンドの種類はこれらに限定されない。ただし、ハンドの種類により有効な補助図形は異なり得る。
また、補助図形の例として円６０，９０、円柱７０、直方体８０について説明したが、これらに限定されない。補助図形を表示し得る把持対象物体としては、図１３（Ａ）に示すコネクタ５６、図１３（Ｂ）に示すホルダ５７、図１３（Ｃ）に示すコネクタ５８に対しても適用することができるが、これらに限定されない。
上述の実施例１では、補助図形の指定はユーザが入力部１３を介して指定してたが、把持対象物体の形状やハンドの位置姿勢の情報から自動で最適な補助図形を算出してもよい。

なお、以下には本発明の構成要件と実施例の構成とを対比可能とするために、本発明の構成要件を図面の符号付きで記載しておく。
＜発明１＞
把持対象物体（５１～５７）に対するロボットハンド（３０，４０）の位置姿勢の、画面上に表示される把持対象物体（５１～５７）及び前記ロボットハンド（３０，４０）による設定を支援する設定支援装置（１０）であって、
前記把持対象物体（５１～５７）に対する前記ロボットハンド（３０，４０）の位置姿勢を算出する位置姿勢算出部（２２，２３）と備え、
前記画面上に表示される前記把持対象物体（５１～５７）に対する前記ロボットハンド（３０，４０）の位置姿勢の設定を補助する補助図形（６０，７０，８０，９０）を、前記把持対象物体（５１～５７）に対する前記ロボットハンド（３０，４０）の前記位置姿勢に応じて描画するための描画情報を作成する補助図形作成部（２５）を備えたことを特徴とする設定支援装置（１０）。
＜発明２＞
把持物体（５１～５７）に対するロボットハンド（３０，４０）の位置姿勢の、画面上に表示される把持対象物体（５１～５７）及び前記ロボットハンド（３０，４０）による設定を支援する設定支援方法であって、
前記把持物体（５１～５７）に対する前記ロボットハンド（３０，４０）の位置姿勢を算出する算出ステップ（ステップＳ１，ステップＳ２）と、
前記画面上に表示される前記把持対象物体（５１～５７）に対する前記ロボットハンド（３０，４０）の位置姿勢の設定を補助する補助図形（６０，７０，８０，９０）を、前記把持対象物体（５１～５７）に対する前記ロボットハンド（３０，４０）の前記位置姿勢に応じて描画するための描画情報を作成する作成ステップ（ステップＳ４）と、
を含むことを特徴とする設定支援方法。
＜発明３＞
コンピュータに、把持物体（５１～５７）に対するロボットハンド（３０，４０）の位置姿勢の、画面上に表示される把持対象物体（５１～５７）及び前記ロボットハンド（３０，４０）による設定を支援する設定支援方法を実行させるプログラムであって、
前記把持物体（５１～５７）に対する前記ロボットハンド（３０，４０）の位置姿勢を算出する算出ステップ（ステップＳ１，ステップＳ２）と、
前記画面上に表示される前記把持対象物体（５１～５７）に対する前記ロボットハンド（３０，４０）の位置姿勢の設定を補助する補助図形（６０，７０，８０，９０）を、前記把持対象物（５１～５７）体に対する前記ロボットハンド（３０，４０）の前記位置姿勢に応じて描画するための描画情報を作成する作成ステップ（ステップＳ４）と、
を含むことを特徴とするプログラム。

１把持位置設定支援装置
２１データ読み込み部
２２初期把持姿勢設定部
２３把持位置姿勢操作部
２４補助図形設定部
２５補助図形作成部
２７描画部
３０二指ハンド
４０吸着ハンド
５１ナット
５２Ｔ字管
５３ホルダ
５４キャパシタ
５５コネクタ
５６ホルダ
５７コネクタ
６０円
７０円柱
８０直方体
９０円

Claims

把持対象物体に対するロボットハンドの位置姿勢の、画面上に表示される把持対象物体及び前記ロボットハンドによる設定を支援する設定支援装置であって、
前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢を算出する位置姿勢算出部と、
前記画面上に表示される前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢の設定を補助する補助図形を、前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの前記位置姿勢に応じて描画するための描画情報を作成する補助図形作成部を備え、
前記ロボットハンドに対して所定の相対位置姿勢で描画される前記補助図形と、前記画面上に表示される前記把持対象物体の画像とに基づいて、該把持対象物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢を設定することを特徴とする設定支援装置。
前記補助図形作成部は、前記位置姿勢算出部によって算出される前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢の変更に応じて、前記補助図形を描画するための前記描画情報を更新することを特徴とする請求項１に記載の設定支援装置。
前記補助図形は、前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの距離又は角度を示す指標を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の設定支援装置。
前記補助図形作成部は、前記補助図形の前記ロボットハンドに対する位置姿勢の変更を受け付ける機能を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の設定支援装置。
前記補助図形は、直方体形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の設定支援装置。
前記補助図形は、円柱形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の設定支援装置。
前記補助図形は、平面形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の設定支援装置。
把持物体に対するロボットハンドの位置姿勢の、画面上に表示される把持対象物体及び前記ロボットハンドによる設定を支援する設定支援方法であって、
前記把持物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢を算出する算出ステップと、
前記画面上に表示される前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢の設定を補助する補助図形を、前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの前記位置姿勢に応じて描画するための描画情報を作成する作成ステップと、
を含み、
前記ロボットハンドに対して所定の相対位置姿勢で描画される前記補助図形と、前記画面上に表示される前記把持対象物体の画像とに基づいて、該把持対象物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢を設定可能とすることを特徴とする設定支援方法。
前記把持物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢の変更を受け付ける第１変更ステップを含み、
前記算出ステップは、前記第１変更ステップによる変更に基づいて、前記把持物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢を算出し、
前記作成ステップは、前記第１変更ステップによる変更に基づいて算出された位置姿勢に応じて、前記描画情報を更新することを特徴とする請求項８に記載の設定支援方法。
前記補助図形は、前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの距離又は角度を示す指標を含むことを特徴とする請求項８又は９に記載の設定支援方法。
前記補助図形の前記ロボットハンドに対する前記位置姿勢の変更を受け付ける第２変更ステップを含み、
前記作成ステップは、前記第２変更ステップによる変更に基づいて前記描画情報を作成することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の設定支援方法。
前記補助図形は、直方体形状であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の設定支援方法。
前記補助図形は、円柱形状であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の設定支援方法。
前記補助図形は、平面形状であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の設定支援方法。
コンピュータに、把持物体に対するロボットハンドの位置姿勢の、画面上に表示される把持対象物体及び前記ロボットハンドによる設定を支援する設定支援方法を実行させるプログラムであって、
前記把持物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢を算出する算出ステップと、
前記画面上に表示される前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢の設定を補助する補助図形を、前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの前記位置姿勢に応じて描画するための描画情報を作成する作成ステップと、
を含み、
前記ロボットハンドに対して所定の相対位置姿勢で描画される前記補助図形と、前記画面上に表示される前記把持対象物体の画像とに基づいて、該把持対象物体に対する前記ロボットハンドの位置姿勢を設定可能とすることを特徴とするプログラム。