JP7479205B2 - ROBOT SYSTEM, CONTROL DEVICE, AND CONTROL METHOD - Google Patents
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Description
本発明は、ロボットシステム、制御装置、及び制御方法に関する。 The present invention relates to a robot system, a control device, and a control method.
ロボットシステムによる計画時の軌道に対する実動時の軌道のずれを補正する技術として、例えば特許文献1には、「ロボットの把持部に把持させた第1のワークを載置面上に配置された第2のワークに組み付ける物品の製造方法において、前記把持部の目標軌道に対する実軌道のずれを測定する第1の工程と、前記第1の工程で測定したずれと、前記第2のワークの形状に基づき、前記ロボットに対する前記第2のワークの位置及び姿勢を決める第2の工程と、前記第2の工程にて決めた位置及び姿勢に前記第2のワークを移動させて、組み付け動作を前記ロボットに行わせる第3の工程と、を備える」製造方法が記載されている。 As a technique for correcting deviation of an actual trajectory from a planned trajectory by a robot system, for example, Patent Document 1 describes a manufacturing method for an article in which a first workpiece held by a gripper of a robot is assembled to a second workpiece arranged on a mounting surface, the manufacturing method comprising: a first step of measuring deviation of an actual trajectory from a target trajectory of the gripper; a second step of determining a position and orientation of the second workpiece relative to the robot based on the deviation measured in the first step and the shape of the second workpiece; and a third step of moving the second workpiece to the position and orientation determined in the second step and having the robot perform an assembly operation.
特許文献1に記載の技術によれば、ハンドの目標時の軌道と実動時の軌道のずれを測定し、ハンドのずれと第2のワークの形状に基づいて第2のワークの位置及び姿勢を決定し、決定した位置及び姿勢に第2のワークを移動させることで組付けを行うことができるとされている。 According to the technology described in Patent Document 1, the deviation between the target hand trajectory and the actual hand trajectory is measured, the position and orientation of the second workpiece are determined based on the deviation of the hand and the shape of the second workpiece, and assembly can be performed by moving the second workpiece to the determined position and orientation.
しかしながら、実際には、ハンドが第1のワークを把持する際にも目標時の軌道と実動時の軌道のずれ、シミュレーションモデルと実機のずれに起因する把持位置のずれや姿勢のずれが発生しており、特許文献1に記載の技術のように、第2のワークの位置及び姿勢を移動するだけでは計画されていた組付け作業を実施できないことがある。 However, in reality, when the hand grasps the first workpiece, there is a deviation between the target trajectory and the actual trajectory, and there is also a deviation in the grasping position and posture due to a deviation between the simulation model and the actual machine. As a result, it may not be possible to carry out the planned assembly work by simply moving the position and posture of the second workpiece, as with the technology described in Patent Document 1.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、ワークを実際に把持した際に生じた把持位置のずれや姿勢のずれに起因する組付け作業の失敗を抑止できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and aims to prevent assembly work failures caused by deviations in the gripping position or posture that occur when the workpiece is actually gripped.
本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下の通りである。 This application includes multiple means for solving at least some of the above problems, examples of which are as follows:
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係るロボットシステムは、ワークの組付け作業を実行するロボットと、前記ロボットを制御する制御装置と、を備えるロボットシステムであって、前記制御装置は、前記ロボットによる動作の始点から終点に至る軌道を決定して軌道情報を生成する動作計画部と、前記軌道情報に基づいて前記ロボットが実際に前記ワークを把持した際の前記ロボットの把持位置、姿勢、及び把持力のうちの少なくとも一つについて、計画時との誤差を推定する把持調整部と、推定された前記誤差を解消する方向に前記ロボットの把持位置、姿勢、及び把持力のうちの少なくとも一つを調整した上で前記組付け作業の動作シミュレーションを実行することにより新たに軌道を生成するシミュレーション実行部と、前記シミュレーション実行部により軌道が生成されたか否かに基づいて、前記組付け作業の可否を判断する再把持判断部と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above problem, a robot system according to one aspect of the present invention is a robot system including a robot that performs an assembly operation of a workpiece and a control device that controls the robot, the control device being characterized by having: a motion planning unit that determines a trajectory from a start point to an end point of the operation of the robot to generate trajectory information; a grip adjustment unit that estimates an error from the planned time for at least one of the grip position, posture, and grip force of the robot when the robot actually grips the workpiece based on the trajectory information; a simulation execution unit that adjusts at least one of the grip position, posture, and grip force of the robot in a direction to eliminate the estimated error and then executes a motion simulation of the assembly operation to generate a new trajectory; and a re-grasp determination unit that determines whether the assembly operation can be performed based on whether a trajectory has been generated by the simulation execution unit.
本発明によれば、ワークを実際に把持した際に生じた把持位置のずれや姿勢のずれに起因する組付け作業の失敗を抑止することが可能となる。 The present invention makes it possible to prevent assembly work failures caused by misalignment of the gripping position or posture that occurs when the workpiece is actually gripped.
上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and advantages other than those described above will become clear from the description of the embodiments below.
以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各実施形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、「Aからなる」、「Aよりなる」、「Aを有する」、「Aを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。 In the following, several embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings for describing each embodiment, the same components are generally given the same reference numerals, and the repeated description will be omitted. In the following embodiments, the components (including element steps, etc.) are not necessarily essential, unless otherwise specified or considered to be obviously essential in principle. In addition, when it is said that "consists of A," "consists of A," "has A," or "includes A," it is needless to say that it does not exclude other elements, except when it is specifically specified that it is only that element. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of components, etc., it is intended to include those that are substantially similar or similar to the shape, etc., except when it is specifically specified or considered to be obviously not essential in principle.
<本発明の第1の実施形態に係るロボットシステム11の構成例>
図1は、本発明の第1の実施形態に係るロボットシステム11の構成例を示している。
<Configuration Example of
FIG. 1 shows an example of the configuration of a
ロボットシステム11は、制御装置20、コントローラ30、及びロボット40を備える。
The
制御装置20は、コントローラ30を介してロボット40の動作を制御する。制御装置20は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ、SDRAM(Static Random Access Memory)等のメモリ、HDD(Hard Disc Drive)やSSD(Solid State Drive)等のストレージ、通信モジュール、入力装置、表示装置を備えるパーソナルコンピュータ等の一般的なコンピュータから成る。
The
制御装置20は、演算部21、記憶部22、表示部23、入力部24、及び通信部25を備える。
The
演算部21は、コンピュータのプロセッサにより実現される。演算部21は、動作計画部211、把持調整部212、シミュレーション実行部213、再把持判断部214、及び表示制御部218の各機能ブロックを有する。これらの機能ブロックは、コンピュータのプロセッサが所定のプログラムを実行することにより実現される。
The
動作計画部211は、記憶部22に格納されているロボット構成情報221、軌道始点・終点情報222、干渉物構成情報223、及び把持対象物情報224(いずれも後述)に基づき、ロボット40がワークを把持し、組付け作業を行う際の軌道を決定し、軌道情報225として記憶部22に格納する。
The
図2は、動作計画部211による処理の一例を説明するための図であり、ロボット40の各関節角を空間軸とした座標空間(以下、コンフィギュレーション空間と称する)を示している。ただし、同図のコンフィギュレーション空間は、ロボット40の自由度が2である場合を示している。
Figure 2 is a diagram for explaining an example of processing by the
動作計画部211は、ロボット構成情報221、干渉物構成情報223、及び把持対象物情報224に基づく動作シミュレーション等により、ロボット40の動作に干渉し得る周辺構造物が存在する干渉領域の位置を計算する。動作計画部211は、ロボット40によりワークを把持した状態を表す始点Sから、1点以上の経由点(不図示)を経由して、ワークを組み付けた状態を表す終点Gに至る複数の軌道候補を生成し、軌道候補のうち、干渉領域を通らない軌道Pを選択する。軌道候補の生成方法及び軌道Pの選択方法は公知のアルゴリズムが多数存在するので、それらを用いればよい。動作計画部211が生成する軌道情報には、動作の始点S、1点以上の経由点、及び終点Gの位置とそれぞれにおけるロボット40の姿勢とを表す情報が含まれる。
The
図1に戻る。把持調整部212は、ロボット40のハンド部42によるワークに対する把持動作を調整する。
Returning to FIG. 1, the gripping
図3は、把持調整部212の詳細な構成例を示している。把持調整部212は、特徴量抽出部51、誤差推定部52、及び把持力調整部53を有する。
Figure 3 shows a detailed configuration example of the
特徴量抽出部51は、ハンド部42によるワークに対する把持動作の際、触覚センサ43及び視覚センサ44によって検出された結果を表すセンサデータを取得してその特徴量を抽出する。誤差推定部52は、抽出された特徴量を学習済モデル226に入力することにより、ハンド部42によるワークの把持位置、把持姿勢、及び把持力のうちの少なくとも一つについて、計画時とワークを実際に把持した際との誤差を推定する。
The
ここで、把持位置は、例えばハンド部42がワークを把持する際の直交座標上の位置ベクトルによって表わされる。把持姿勢は、ワークを把持する際のハンド部42の直交座標軸まわり回転(ロール、ピッチ、ヨー)で表わされる。把持力は、ハンド部42の開閉の大きさを制御する関節の回転角等によって表わされる。
Here, the gripping position is represented, for example, by a position vector on the Cartesian coordinate system when the
把持力調整部53は、ロボット40のハンド部42によるワークに対する把持動作の把持力を調整する。
The gripping
図1に戻る。シミュレーション実行部213は、誤差推定部52によって推定された誤差を解消する方向にハンド部42の現在の位置、姿勢、及び把持力のうちの少なくとも一つを調整する。具体的には、ハンド部42によるワークの把持位置を移動したり、姿勢や把持力を変更したりする。なお、誤差を解消するためのハンド部42の調整は、実際にハンド部42を動作させてもよいし、ハンド部42を動作させることなくシミュレーションとして行ってもよい。さらに、シミュレーション実行部213は、ハンド部42を調整したことを前提として動作計画部211と同様のシミュレーションを実行して、組付け作業の始点から終点に至る軌道を探索する。
Returning to FIG. 1, the
再把持判断部214は、シミュレーション実行部213によるシミュレーション結果に基づき、ハンド部42の位置、姿勢、及び把持力のうちの少なくとも一つを調整した後の再把持により組付け作業が可能か否かを判断する。再把持により組付け作業が可能と判断した場合、再把持判断部214は、誤差を解消する方向にハンド部42を調整するための制御目標値を生成する。この制御目標値は、通信部25によってコントローラ30に送信される。
The re-gripping determination unit 214 determines whether or not the assembly work can be performed by re-gripping after adjusting at least one of the position, posture, and gripping force of the
図4は、シミュレーション実行部213及び再把持判断部214による処理の一例を説明するための図であり、ロボット40のコンフィグレーション空間を示している。同図(A)は、再把持によって組付けが可能と判断された場合の、誤差を解消する方向にハンド部42を調整した後のコンフィギュレーション空間における軌道を示している。ここで、始点Sは、調整後のロボット40の各関節角の組合せを表している。終点Gは、動作計画部211による計画時と同じ位置である。
Figure 4 is a diagram for explaining an example of processing by the
なお、調整後の始点Sは、動作計画部211による計画時(図2)の始点Sと異なるため、干渉領域も計画時(図2)と異なっている。同図(A)は、調整量が比較的小さいために干渉領域の変化が小さく、干渉領域を通過せずに始点Sから終点Gに至る軌道Pを生成できた場合を示している。一方、同図(B)は、調整量が比較的大きいために干渉領域の変化が大きく、干渉領域を通過せずに始点Sから終点Gに至る軌道を生成できない場合を示している。 Note that the start point S after adjustment is different from the start point S at the time of planning by the motion planning unit 211 (Figure 2), and therefore the interference region is also different from that at the time of planning (Figure 2). Figure (A) shows a case where the amount of adjustment is relatively small, resulting in a small change in the interference region, and a trajectory P from the start point S to the end point G can be generated without passing through the interference region. On the other hand, Figure (B) shows a case where the amount of adjustment is relatively large, resulting in a large change in the interference region, and therefore a trajectory from the start point S to the end point G cannot be generated without passing through the interference region.
図1に戻る。表示制御部218は、表示部23における各種の表示を制御する。
Returning to FIG. 1, the
記憶部22は、コンピュータのメモリ及びストレージにより実現される。記憶部22には、ロボット構成情報221、軌道始点・終点情報222、干渉物構成情報223、把持対象物情報224、軌道情報225、及び学習済モデル226を格納する。
The
ロボット構成情報221は、ロボット40を構成するアーム部41及びハンド部42の形状や接続状態等を含む情報である。具体的には、ロボット40の3D・CAD(Computer Aided Design)データやURDF(Unified Robot Description Format)データ等である。ロボット構成情報221は、予め記憶部22に格納されている。
The robot configuration information 221 is information including the shapes and connection states of the
軌道始点・終点情報222は、ロボット40の動作の始点、経由点、及び終点それぞれの座標と姿勢とを表す情報である。軌道始点・終点情報222は、例えば、予めユーザから入力されて記憶部22に格納されている。
The trajectory start point/end point information 222 is information that represents the coordinates and posture of the start point, intermediate point, and end point of the movement of the robot 40. The trajectory start point/end point information 222 is, for example, input in advance by the user and stored in the
干渉物構成情報223は、ロボット40の動作に干渉し得るロボット40の周辺に存在する構造物の情報である。具体的には、例えば組付けに用いる治具やロボット40の周辺の屋台の3D・CADデータ等である。干渉物構成情報223は、予め記憶部22に格納されている。
The interference
把持対象物情報224は、把持対象となるワークの形状を表す情報である。具体的には、ワークの3D・CADデータ等である。把持対象物情報224は、予め記憶部22に格納されている。
The
軌道情報225は、ロボット40の各関節角の組合せの時系列変化を表す情報である。軌道情報225は、動作計画部211により生成されて記憶部22に格納される。
The
学習済モデル226は、例えばニューラルネットワーク等の機械学習モデルである。学習済モデル226には、あるワークに対する過去の把持動作において、触覚センサ43及び視覚センサ44によるセンサデータの特徴量と、ハンド部42がワークを把持した際の把持位置、姿勢、及び把持力の計画時と実動時の誤差との関係が学習されている。学習済モデル226は、センサデータの特徴量を入力として、把持位置、姿勢、及び把持力の計画時と実動時の誤差を出力する。学習済モデル226は、予め記憶部22に格納されている。
The trained
表示部23は、コンピュータの表示装置により実現される。表示部23は、例えば、ユーザが各種の入力を行ったり、ロボット40の動作状況を示したり、ロボット40が計画通りに組付け作業を実行できないことを通知したりするGUI(Graphical User Interface)等の画面を表示する。
The
入力部24は、コンピュータの入力装置により実現される。入力部24は、ユーザからの各種の入力操作を受け付ける。
The
通信部25は、コンピュータの通信モジュールにより実現される。通信部25は、インターネットや携帯電話通信網等のネットワーク(不図示)を介してコントローラ30と接続し、各種のデータを通信する。
The
コントローラ30は、制御装置20から入力される制御に従い、ロボット40を構成するアーム部41及びハンド部42を動作させることにより組付け作業を実行させる。
The
ロボット40は、アーム部41、ハンド部42、触覚センサ43、及び視覚センサ44を有する。ロボット40は、コントローラ30からの制御に従ってアーム部41及びハンド部42を動作させる。
The robot 40 has an
アーム部41は、ハンド部42を支える構造体であり、ロボット40の可動部位である。ハンド部42は、例えばグリッパ等のエンドエフェクタである。触覚センサ43は、ハンド部42に設置されている。触覚センサ43は、ハンド部42の把持面とワークの接触面の形状や応力等を検出する。視覚センサ44は、ロボット40のいずれかの箇所に設置されている。視覚センサ44は、例えば、カメラ等からなり、ロボット40の周囲に存在するワークや干渉物等を検出する。なお、視覚センサ44は、ロボット40の周囲に存在するワークや干渉物等を検出できれば、ロボット40以外の場所(例えば、天井等)に設置するようにしてもよい。
The
次に、図5は、ロボットシステム11によるロボット制御処理の一例を説明するフローチャートである。
Next, FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of robot control processing by the
該ロボット制御処理は、例えばユーザからの所定の操作に応じて開始される。始めに、動作計画部211が、記憶部22に格納されているロボット構成情報221、軌道始点・終点情報222、干渉物構成情報223、及び把持対象物情報224に基づき、ロボット40がワークを把持し、組付け作業を行う際の軌道を決定し、軌道情報225を生成して記憶部22に格納する(ステップS1)。
The robot control process is started, for example, in response to a predetermined operation by the user. First, the
次に、把持調整部212が、軌道情報225を参照し、実際にワークを把持する動作をロボット40に実行させる(ステップS2)。具体的には、通信部25を介してコントローラ30を制御し、ロボット40に把持動作を実行させる。
Next, the
次に、把持調整部212の特徴量抽出部51が、ロボット40が把持動作を実行している際に触覚センサ43及び視覚センサ44によって検出されたセンサデータをコントローラ30から取得し、特徴量を抽出する(ステップS3)。
Next, the
次に、誤差推定部52が、抽出された特徴量を学習済モデル226に入力することにより、ハンド部42によるワークの把持位置、把持姿勢、及び把持力について、計画時と実動時との誤差を推定する(ステップS4)。
Next, the
次に、シミュレーション実行部213が、推定された誤差を解消する方向にハンド部42を調整すること前提とした動作計画部211と同様のシミュレーションを実行して、変更された始点から干渉領域を通過することなく終点に至る軌道を探索する(ステップS5)。
Next, the
次に、再把持判断部214が、シミュレーション実行部213によるシミュレーション結果により軌道が探索されたか否かに基づいて、組付け作業が可能か否かを判断する(ステップS6)。ここで、軌道が探索されたことにより組付け作業が可能と判断した場合(ステップS6でYES)、再把持判断部214が、誤差を解消する方向にハンド部42を調整するための制御目標値を生成し、通信部25を介してコントローラ30に送信することにより、ロボット40に再びワークの把持動作を実行させる(ステップS7)。
Next, the re-gripping determination unit 214 determines whether the assembly work is possible based on whether a trajectory has been searched for based on the results of the simulation performed by the simulation execution unit 213 (step S6). If it is determined that the assembly work is possible because a trajectory has been searched for (YES in step S6), the re-gripping determination unit 214 generates a control target value for adjusting the
次に、把持調整部212が、通信部25を介してコントローラ30を制御し、ステップS5で探索され、ステップS6で組付け作業が可能と判断された軌道に沿ってロボット40を動作させる(ステップS8)。以上で、ロボット制御処理は終了される。
Next, the
反対に、再把持判断部214が、軌道が探索できなかったことにより組付け作業が不可能と判断した場合(ステップS6でNO)、表示制御部218が、組付け作業を実行できない旨を表すアラート画面を表示部23に表示させる(ステップS9)。以上で、ロボット制御処理は終了される。
On the other hand, if the re-grasp determination unit 214 determines that the assembly work cannot be performed because the trajectory could not be found (NO in step S6), the
以上に説明したロボットシステム11によるロボット制御処理によれば、ワークを把持した際に把持位置のずれや姿勢のずれが発生しても、再把持により組付けが可能か否かをシミュレーションによって判断するので、組付け作業の成功率を向上させることが可能となる。
According to the robot control process by the
<本発明の第2の実施形態に係るロボットシステム12の構成例>
次に、図6は、本発明の第2の実施形態に係るロボットシステム11の構成例を示している。
<Configuration Example of
Next, FIG. 6 shows an example of the configuration of a
ロボットシステム12は、ロボットシステム11(図1)の演算部21が有する機能ブロックとして、閾値判定部215を追加するとともに、記憶部22に格納された情報として誤差閾値情報227を追加したものである。ロボットシステム12の構成要素のうち、ロボットシステム11の構成要素と共通するものには同一の符号を付してその説明を省略する。
The
閾値判定部215は、ワーク毎に設定されている把持位置、把持姿勢、及び把持力の許容誤差の閾値を表す誤差閾値情報227を参照し、誤差推定部52によって推定された誤差が閾値以下であるか否かを判定する。
The threshold determination unit 215 refers to the
次に、図7は、ロボットシステム12によるロボット制御処理の一例を説明するフローチャートである。
Next, FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of robot control processing by the
該ロボット制御処理は、例えばユーザからの所定の操作に応じて開始される。なお、ステップS11~ステップS14の処理は、ロボットシステム11によるロボット制御処理(図5)におけるステップS1~ステップS4の処理と同様であるため、その説明は省略する。 The robot control process is started, for example, in response to a predetermined operation by the user. Note that the processes in steps S11 to S14 are similar to the processes in steps S1 to S4 in the robot control process by the robot system 11 (FIG. 5), and therefore a description thereof will be omitted.
ステップS14により誤差が推定された後、次に、閾値判定部215が、誤差閾値情報227を参照し、推定された誤差が閾値以下であるか否かを判定する(ステップS15)。ここで、推定された誤差が閾値以下ではないと判定された場合(ステップS15でNO)、シミュレーション実行部213が、推定された誤差を解消する方向にハンド部42を調整したことを前提として動作計画部211と同様のシミュレーションを実行し、変更された始点から干渉領域を通過することなく終点に至る軌道を探索する(ステップS16)。
After the error is estimated in step S14, the threshold determination unit 215 then refers to the
次に、再把持判断部214が、シミュレーション実行部213によるシミュレーション結果により軌道が探索できたか否かに基づき、組付け作業が可能であるか否かを判断する(ステップS17)。ここで、軌道が探索できたことにより組付け作業が可能であると判断した場合(ステップS17でYES)、再把持判断部214が、誤差を解消する方向にハンド部42を調整するための制御目標値を生成し、通信部25を介してコントローラ30に送信することにより、ロボット40に再びワークの把持動作を実行させる(ステップS18)。この後、処理はステップS13に戻されて、ステップS13以降が繰り返される。
Next, the re-gripping determination unit 214 determines whether or not the assembly work is possible based on whether or not a trajectory has been found based on the results of the simulation performed by the simulation execution unit 213 (step S17). If it is determined that the assembly work is possible because a trajectory has been found (YES in step S17), the re-gripping determination unit 214 generates a control target value for adjusting the
反対に、再把持判断部214が、軌道が探索できなかったことにより組付け作業が不可能と判断した場合(ステップS17でNO)、表示制御部218が、表示部23に、組付け作業を実行できない旨を表すアラート画面を表示させる(ステップS19)。以上で、ロボット制御処理は終了される。
On the other hand, if the re-grasp determination unit 214 determines that the assembly work cannot be performed because the trajectory could not be found (NO in step S17), the
また、閾値判定部215が、推定された誤差が閾値以下であると判定した場合(ステップS15でYES)、これ以上の誤差調整は不要であるため、把持調整部212が、通信部25を介してコントローラ30を制御し、最新の軌道に沿ってロボット40を動作させる(ステップS20)。以上で、ロボット制御処理は終了される。
If the threshold determination unit 215 determines that the estimated error is equal to or less than the threshold (YES in step S15), no further error adjustment is required, and the
以上に説明したロボットシステム12によるロボット制御処理によれば、軌道が探索できない場合を除き、推定された誤差が閾値以下となるまで再把持動作と軌道の探索を繰り返すので、第1の実施形態に比べて組付け作業の成功率をより向上させることが可能となる。
According to the robot control process by the
<本発明の第3の実施形態に係るロボットシステム13の構成例>
次に、図8は、本発明の第3の実施形態に係るロボットシステム13の構成例を示している。
<Configuration Example of
Next, FIG. 8 shows an example of the configuration of a
ロボットシステム13は、ロボットシステム11(図1)の演算部21が有する機能ブロックとして、干渉物特定部216追加したものである。ロボットシステム13の構成要素のうち、ロボットシステム11の構成要素と共通するものには同一の符号を付してその説明を省略する。
The
干渉物特定部216は、再把持後の軌道が探索できなかったために再把持判断部214によって組付け作業が不可能と判断された場合の、軌道が探索できない要因となった干渉物を特定し、その情報を表示制御部218に出力する。表示制御部218は、干渉物の位置や形状等を例えば文字列や画像等によって表示部23に表示させる。
When the re-gripping determination unit 214 determines that the assembly work is impossible because the trajectory after re-gripping could not be found, the
次に、図9は、ロボットシステム13によるロボット制御処理の一例を説明するフローチャートである。
Next, FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of robot control processing by the
該ロボット制御処理は、例えばユーザからの所定の操作に応じて開始される。なお、ステップS31~ステップS38の処理は、ロボットシステム11によるロボット制御処理(図5)におけるステップS1~ステップS8の処理と同様であるため、その説明は省略する。 The robot control process is started, for example, in response to a predetermined operation by the user. Note that the processes in steps S31 to S38 are similar to the processes in steps S1 to S8 in the robot control process by the robot system 11 (FIG. 5), and therefore will not be described here.
ステップS36において、再把持判断部214により組付け作業が不可能と判断された場合(ステップS36でNO)、干渉物特定部216が、軌道が探索できない要因となった干渉物を特定し、その情報を表示制御部218に出力し、表示制御部218が、干渉物の位置や形状等を例えば文字列や画像等によって表示部23に表示させる(ステップS39)。
In step S36, if the re-grasp judgment unit 214 judges that the assembly work is impossible (NO in step S36), the interference
次に、表示制御部218が、組付け作業を実行できない旨を表すアラート画面を表示部23に表示させる(ステップS40)。以上で、ロボット制御処理は終了される。
Next, the
以上に説明したロボットシステム13によるロボット制御処理によれば、ロボットシステム11によるロボット制御処理(図5)と同様の作用、効果を得ることができる。さらに、ロボットシステム13によるロボット制御処理によれば、軌道の妨げとなっている干渉物をユーザが把握できるので、干渉物を移動させる等のユーザによる対処立案を容易にすることが可能となる。
The robot control process by the
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えたり、追加したりすることが可能である。なお、干渉物特定部216をロボットシステム12(図6)に追加するようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, the above-described embodiment has been described in detail to clearly explain the present invention, and is not necessarily limited to having all of the configurations described. Also, it is possible to replace part of the configuration of one embodiment with or add to the configuration of another embodiment. Note that an interference
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 In addition, the above-mentioned configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized in part or in whole in hardware, for example by designing them as integrated circuits. In addition, the above-mentioned configurations, functions, etc. may be realized in software by a processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as programs, tables, files, etc. that realize each function can be stored in memory, a recording device such as a hard disk or SSD, or a recording medium such as an IC card, SD card, or DVD. In addition, the control lines and information lines shown are those that are considered necessary for explanation, and do not necessarily show all control lines and information lines in the product. In reality, it can be considered that almost all configurations are connected to each other.
11~13・・・ロボットシステム、20・・・制御装置、21・・・演算部、211・・・動作計画部、212・・・把持調整部、213・・・シミュレーション実行部、214・・・再把持判断部、215・・・閾値判定部、216・・・干渉物特定部、218・・・表示制御部、22・・・記憶部、221・・・ロボット構成情報、222・・・軌道始点・終点情報、223・・・干渉物構成情報、224・・・把持対象物情報、225・・・軌道情報、226・・・学習済モデル、227・・・誤差閾値情報、23・・・表示部、24・・・入力部、25・・・通信部、30・・・コントローラ、40・・・ロボット、41・・・アーム部、42・・・ハンド部、43・・・触覚センサ、44・・・視覚センサ、51・・・特徴量抽出部、52・・・誤差推定部、53・・・把持力調整部 11-13: Robot system, 20: Control device, 21: Calculation unit, 211: Motion planning unit, 212: Grasping adjustment unit, 213: Simulation execution unit, 214: Re-grasping judgment unit, 215: Threshold judgment unit, 216: Interference object identification unit, 218: Display control unit, 22: Storage unit, 221: Robot configuration information, 222: Trajectory start point/end point information, 223: Interference object configuration information, 224: Grasping object information, 225: Trajectory information, 226: Learned model, 227: Error threshold information, 23: Display unit, 24: Input unit, 25: Communication unit, 30: Controller, 40: Robot, 41: Arm unit, 42: Hand unit, 43: Tactile sensor, 44: Visual sensor, 51: Feature extraction unit, 52: Error estimation unit, 53: Grasping force adjustment unit
Claims (9)
前記制御装置は、
前記ロボットによる動作の、コンフィギレーション空間における前記ワークを把持した状態を表す始点から前記ワークを組み付けた状態を表す終点に至る軌道を決定して軌道情報を生成する動作計画部と、
前記軌道情報に基づいて前記ロボットのハンド部が実際に前記ワークを把持した際の前記ハンド部の把持位置、姿勢、及び把持力のうちの少なくとも一つについて、計画時との前記始点における誤差を推定する把持調整部と、
推定された前記誤差を解消する方向に前記ハンド部の把持位置、姿勢、及び把持力のうちの少なくとも一つを調整し、前記調整によって変更された始点から前記終点に至る新たな軌道を生成するシミュレーション実行部と、
前記シミュレーション実行部により前記新たな軌道が生成されたか否かに基づいて、前記組付け作業の可否を判断する再把持判断部と、を有する
ことを特徴とするロボットシステム。 A robot system including a robot that performs an assembly operation of a workpiece and a control device that controls the robot,
The control device includes:
A motion planning unit that determines a trajectory of the motion of the robot from a start point representing a state in which the workpiece is gripped in a configuration space to an end point representing a state in which the workpiece is assembled, and generates trajectory information;
a grip adjustment unit that estimates an error at the starting point from a planned time for at least one of a grip position, a posture, and a grip force of the hand unit of the robot when the hand unit of the robot actually grips the workpiece based on the trajectory information ;
a simulation execution unit that adjusts at least one of a gripping position, an attitude, and a gripping force of the hand unit in a direction to eliminate the estimated error, and generates a new trajectory from a start point changed by the adjustment to the end point ;
a re-grasp determination unit that determines whether or not the assembly work can be performed based on whether or not the new trajectory has been generated by the simulation execution unit.
前記シミュレーション実行部は、前記調整によって変更された前記始点から、前記調整に起因して前記計画時とは異なる干渉領域を通過することなく前記終点に至る前記新たな軌道を生成する
ことを特徴とするロボットシステム。 The robot system according to claim 1 ,
the simulation execution unit generates the new trajectory from the starting point changed by the adjustment to the end point without passing through an interference area that is different from that at the time of the plan due to the adjustment .
前記ロボットは、触覚センサ及び視覚センサの少なくとも一方を有し、
前記把持調整部は、前記触覚センサ及び前記視覚センサの少なくとも一方が出力したセンサデータに基づき、前記ハンド部の前記誤差を推定する
ことを特徴とするロボットシステム。 The robot system according to claim 1 ,
the robot has at least one of a tactile sensor and a visual sensor;
the grip adjustment unit estimates the error of the hand unit based on sensor data output by at least one of the tactile sensor and the visual sensor.
前記把持調整部は、前記センサデータの特徴量を入力として前記誤差を出力する学習モデルを用いることにより前記誤差を推定する
ことを特徴とするロボットシステム。 The robot system according to claim 3,
the grip adjustment unit estimates the error by using a learning model that receives a feature of the sensor data as an input and outputs the error.
前記制御装置は、
前記再把持判断部による前記組付け作業の可否の判断結果を表示部に表示させる表示制御部、を有する
ことを特徴とするロボットシステム。 The robot system according to claim 1 ,
The control device includes:
a display control unit that causes a result of the determination made by the re-gripping determination unit as to whether or not the assembly work can be completed to be displayed on a display unit.
前記制御装置は、
推定された前記誤差が所定の閾値以下であるか否かを判定する閾値判定部、を有し、
前記シミュレーション実行部及び前記再把持判断部は、前記閾値判定部により前記誤差が所定の閾値以下ではないと判定された場合、それぞれの処理を繰り返し実行する
ことを特徴とするロボットシステム。 The robot system according to claim 1 ,
The control device includes:
a threshold determination unit that determines whether the estimated error is equal to or smaller than a predetermined threshold,
the simulation execution unit and the re-grasp determination unit repeatedly execute their respective processes when the threshold determination unit determines that the error is not equal to or less than a predetermined threshold.
前記制御装置は、
前記再把持判断部により、前記シミュレーション実行部で軌道が生成されなかったことにより前記組付け作業が不可能と判断された場合、前記シミュレーション実行部による軌道生成の妨げとなった干渉物を特定する干渉物特定部と、
特定された前記干渉物に関する情報を表示部に表示させる表示制御部と、
を有する
ことを特徴とするロボットシステム。 The robot system according to claim 1 ,
The control device includes:
an interference identifying unit that identifies an interference that has hindered the simulation execution unit from generating a trajectory when the re-gripping determination unit determines that the assembly work is impossible because the simulation execution unit has not generated a trajectory; and
a display control unit that causes information regarding the identified interfering object to be displayed on a display unit;
A robot system comprising:
前記ロボットによる動作の、コンフィギレーション空間における前記ワークを把持した状態を表す始点から前記ワークを組み付けた状態を表す終点に至る軌道を決定して軌道情報を生成する動作計画部と、
前記軌道情報に基づいて前記ロボットのハンド部が実際に前記ワークを把持した際の前記ハンド部の把持位置、姿勢、及び把持力のうちの少なくとも一つについて、計画時との前記始点における誤差を推定する把持調整部と、
推定された前記誤差を解消する方向に前記ハンド部の把持位置、姿勢、及び把持力のうちの少なくとも一つを調整し、前記調整によって変更された始点から前記終点に至る新たな軌道を生成するシミュレーション実行部と、
前記シミュレーション実行部により前記新たな軌道が生成されたか否かに基づいて、前記組付け作業の可否を判断する再把持判断部と、
を備えることを特徴とする制御装置。 A control device for controlling a robot that performs an assembly operation of a workpiece,
A motion planning unit that determines a trajectory of the motion of the robot from a start point representing a state in which the workpiece is gripped in a configuration space to an end point representing a state in which the workpiece is assembled, and generates trajectory information;
a grip adjustment unit that estimates an error at the starting point from a planned time for at least one of a grip position, a posture, and a grip force of the hand unit of the robot when the hand unit of the robot actually grips the workpiece based on the trajectory information ;
a simulation execution unit that adjusts at least one of a gripping position, an attitude, and a gripping force of the hand unit in a direction to eliminate the estimated error, and generates a new trajectory from a start point changed by the adjustment to the end point ;
a re-gripping determination unit that determines whether or not the assembly work can be performed based on whether or not the new trajectory has been generated by the simulation execution unit;
A control device comprising:
前記ロボットによる動作の、コンフィギレーション空間における前記ワークを把持した状態を表す始点から前記ワークを組み付けた状態を表す終点に至る軌道を決定して軌道情報を生成し、
前記軌道情報に基づいて前記ロボットのハンド部が実際に前記ワークを把持した際前記ハンド部の把持位置、姿勢、及び把持力のうちの少なくとも一つについて、計画時との前記始点における誤差を推定し、
推定された前記誤差を解消する方向に前記ハンド部の把持位置、姿勢、及び把持力のうちの少なくとも一つを調整し、前記調整によって変更された始点から前記終点に至る新たな軌道を生成し、
前記新たな軌道が生成されたか否かに基づいて、前記組付け作業の可否を判断する
ステップを含むことを特徴とする制御方法。 A control method by a control device that controls a robot that performs an assembly operation of a workpiece, comprising:
Determining a trajectory of the operation of the robot from a start point representing a state in which the workpiece is gripped in a configuration space to an end point representing a state in which the workpiece is assembled, and generating trajectory information;
estimating an error at the starting point from a planned time for at least one of a gripping position, a posture, and a gripping force of the hand unit when the hand unit of the robot actually grips the workpiece based on the trajectory information;
adjusting at least one of the grip position, the attitude, and the grip force of the hand unit in a direction to eliminate the estimated error, and generating a new trajectory from the start point changed by the adjustment to the end point ;
a step of determining whether or not the assembly work can be performed based on whether or not the new trajectory has been generated.
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