JPH03129407A - ロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、動作領域内の閉塞画像（例えば、閉ループ
線画）を認識し、この閉塞画像内を自動的に塗り潰すこ
とができるようにしたロボット制御装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来より、単純作業や危険作業を人に代えてロボットで
行うことが盛んに行われている。その構造及び機能は、
要求される目的及び作業内容に応して異なるが、より高
度の操作や複雑な操作を行えるロボット更には学習など
のＡＩ機能などの行えるロボットの提供が望まれている
。

例えば、前者の１つに特開昭６１−７４３９９号、後者
のｉつに特開昭６２−７２００４号がある。

［発明が解決しようとする課８］ しかし、従来のロボットにあっては、ツールの移動は、
そのパターンを予めロボット制御部内のメモリに記憶さ
せておき、これを実行時に読出す方法をとっている。こ
のため、動作対象となる画像を予め登録していないもの
に対しては、ツールを移動させることかできなかった０
例えば、動作範囲内に図示された閉塞画像を塗り潰すな
ど、複雑な作業を自動的に行わせることは困難であった
。このため、デモンストレーションなどの用途に供する
ロボットにあっては、見学者が注目するような動作をさ
せることはできなかった。

この発明は、予め画像の５１録処理を行うことなく、動
作範囲内に図示された閉塞画像を塗り潰すように自動的
にツールを移動できるようにしたロボット制御装置の提
供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を遠戚するために、この発明は、ツールの動作
範囲内に図示された閉領域画像を原画像として撮像する
撮像手段と、該撮像手段による画像情報から２ｔｉ化画
像を作成する２値化処理手段と、前記原画像中から特異
点を除去する閉領域ループ演算手段と、該演算手段の演
算結果に基づいて閉領域画像をトレース処理する境界点
を演算する閉領域境界点演算手段と、該手段及び前記閉
領域ループ演算手段の各演算結果に基づいて前記閉領域
内を所定のパターンによって前記ツールをトレースさせ
る制御手段とを設けるようにしたものである。

［作用］ 上記した１段によれば、撮像手段によってＩｊＪ像され
たツールの動作範囲内の画像に対し２値化を行った後、
その２値化画像の特徴か袖山されると共に輪郭の始点及
び増減値か算出される。更に、輪郭座標なＸ、Ｙ座標に
変換し、これに対してソーティングを行うことにより閉
領域認識か行われる。従って、ｒめ移動４Ａ跡を設定登
録するなどの作業を行うことなく、′Ｌえられた画像を
読取り、これに対する輪郭認識を行って、領域内への線
引きなどのトレース作業を行うので、どの様な閉領域の
画像を与えられても２ツールをトレース移動させること
か’ｏｌ能になる。

［実施例］ 以下　この発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。

ここでは、ロボット本体として、Ｍｍ型を用いた場合を
例示している。

ここに示す実施例は、ロボット本体３を動作させるため
のプログラム作成及びデータ入力を行う指令制御部ｌ、
ロボット本体３に内蔵されると共に指令制御部１とデー
タを交換しながら該指令制御部ｌの指示通りにロボット
本体３を駆動するための制御を行うロボット制御部２及
び腕２手、指（相当する可動部を備え、その各々の駆動
源として複数のモータ（不図示）を内蔵し、これらモー
タがロボット制御部２によって制御されるロボット本体
３から構成される。

指令制御部ｌは各種のデータ、設定値及びプログラムな
どの入力を行う為の操作ｆｉｌｏ１．ロボット本体３の
可動先端の動作範囲を視野とするテレビ（ＴＶ）カメラ
１０２．操作盤１０１の出力信号を所定のタイミングで
取込む入力インターフェースｌ　０３．プログラムを実
行してロボットの可動部を駆動させるための処理を行う
中央処理装置（ＣＰＵ）１０４．プログラムを格納した
リード・オンリーメモリ（ＲＯＭ）１０５．処理結果や
データを一時的に記憶するランダム・アクセス・メモリ
（ＲＡＭ）１０６．ロボット制御に必要な特定の処理ア
ルゴリズム、定数などが格納されるチーフル用メモリ１
０７．ロボットを動かすための後記する画像処理及びモ
ニタ１０９に画像を表示させるための画像処理及び制御
を行う画像処理制御部１０８．ＣＰＵ１０４による処理
内容あるいはロボットの動作状態を表示するモニタ１０
９、後記するプリンタ１１１を制御する出力インターフ
ェースｉｉｏ、、１出力インターフェース１１０の制御
のもとに処理結果などをプリントアウトするプリンタ１
１１．及びロボット制御部２に対しデータを送出すると
共にロボット制御部２からロボット本体３の動作状態情
報を受信する伝送入出力部１１２から構成される。

またＣＰＵ１０４に対し、データ信号、コントロール信
号及びアドレス信号などが接続される各部材とＣＰｏ　
１０４間とは、バス１１３によって相互に接続されてい
る。更に、テレビカメラ１０２とハス１１３との間には
、テレビカメラ１０２の画像出力を２値化、即ち、ディ
ジタル化する２埴化処裡部１１４が接続されている。

なお、説明の便宜に、テレビカメラ１０２を指令制御部
ｌ内に含める記載としているが、実際にはロボット本体
３の近傍に設置され、その視野がロボット本体３の可動
部の動作範囲になるようにセツティングされる。

また、ロボット制御部２は伝送入出力部１１２からの信
号を受信すると共に、ロボ・ント本体３の動作状態に関
する情報などな送出する伝送入出力部２０１．該伝送入
出力部２０１からの信号に基づいてモータ駆動のための
制御情報を出力すると共に指令制御部ｌ側へ送出する情
報の管理を行う制御部２０２．及び該制御部２０２から
の指令に従ってロボット本体３の各モータなどの駆動源
を駆動するモータ駆動部２０３から構成される。

制御部２０２はＣＰＵ及びその周辺回路を含んで構成さ
れ、マスターである指令制御部１のＣＰＵ　１０４に対
し、スレーブとして動作する。

次に、以上の構成による実施例の動作について、第２図
のフローチャートを参照して説明する。なお、以下にお
いては、フローのステップをＳとして表記している。

まず、実行開始の指令を操作Ｉ！！１１０１でキーイン
し、装置を起動させると共に初期化を行い、更にロボッ
トを動作させるための条件を指定する。

入力された設定条件は、テーブル用メモリ１０７に格納
される。また、動作範囲をテレビカメラ１０２で撮影し
、その画像出力を取込む、ＣＰＵ１０４は、ロボットに
動作させることか可能な内容をモニタ１０９に表示して
待機する。また、必霞な情報を伝送入出力部１１２を介
してロボット制御部２へ伝達する。

ロボット制御部２ては、第２図に示すフローに従って制
御部２０２か処理を実行すると共に指令制御部ｌとの情
報交換を行う。

まず、電源オンと共にロボット本体３の初期化を行い（
Ｓ　２１）、動作孫囲内にある物体に関するデータの初
期設定を行う（Ｓ　２２）。つい”Ｃ１指令制御ｉ！ｉ
′ｌｉｌ側に対し伝送入出力部２０１を介して、どのよ
うな動きをすべきかのロボット動作選択要求を行う（Ｓ
　２３）。

指令制御部ｌては、ロボット制御部２からのロボット動
作選択要求に対し、モニタ１０９に表示されているメニ
ュー（Ｓ　３２）の中から操作者に選択を促し、操作１
１０１によって選択された動作選択結果をロボット制御
部２へ返送する。これを受けた制御部２０２は、指令制
御部１に対し画像処理要求を出し、これを受けた指令制
御部ｌてはテレビカメラ１０２から取込んだ画像情報を
画像処理制御部１０８で処理し、その画像処理内容（Ｓ
　３］）をロボット制御部２へ返送する。

また、制御部２０２からは、引続いて画像処理結果要求
が出される（　Ｓ　２５）、この画像処理に対しては、
指令制御部ｌとロボット制御部２間て複数の往復交換が
行われ、指令制御部１て画像処理結果３４が出るまで繰
返えされる。

画像処理の結果か得られると、制御部２０２はケえられ
た動作選択要求及び画像内容に対し、ロボットかとるべ
き動作（即ち、始点と終点の２点間をどのように移動す
るか）を計重する（　３２６）。

この計画内容に基づいて制御部２０２は、モータ駆動部
２０３に制御指令を送出し、ロボット本体３のアームな
どの駆動を開始させる。

１つの動作か終了すると、実行すべき次の処理が存在す
るか否かを指令制御部ｌに間合わせる（　Ｓ　２８）。

この間合わせに対して操作者は、モニタ１０９ｈのメニ
ュー画面（Ｓ　：１５）を見ながら、前回と同一の動作
、あるいは他の異なる動作を選択する。この選択内容は
、伝送入出力部１１２及び伝送路を介してロボット制御
部２の伝送入出力部２０１に伝送され、制御部２０２Ｃ
取込まれる。

制御部２０２は受信内容を判定（Ｓ２９）Ｌ／、それか
同じ動作の再実行である場合には、再度ステップ２７以
降の動作を繰返し実行する。

また、異なる動作の実行の要求に対しては、それが同一
種類の動作に該当するものか否かを判定（Ｓ：ｌＯ）シ
、同一である場合にはステップ２４以降の処理を繰返し
実行する。一方、同一種類の動作でない場合、ステップ
２３で行った動作要求を再び指令制御部ｌへ要求するか
否かを判定しく　Ｓ　：ｌｌ）、動作再選択の指示か判
定された場合には、ステップ２３以降の処理を特徴とす
る特許た、動作再選択の指示か無い場合には、全ての処
理を終了する。

ロボット制御部２では、第３図に示すフローに従って制
御部２０２か処理を実行すると共に指令制御部１との情
報交換を行う。

まず、テレビカメラ１０２によって、動作範囲を撮像し
、その画像情報を２値化処理した後、これをメモリ（Ｒ
ＡＭ１０６）に記憶する。一方、操作盤１０１から使用
ツール、連続軌跡、動作精度などを指定しく　Ｓ　４１
）、更にホームポジション待機に入り、作業道具把持及
びツールの高さを指定する（　Ｓ　４２）。

ついで、次に示すような定義及び指定を行って目標位置
への移動計算（閉領域の始点）を行う（Ｓ　４３）。

■座標系の定義（ロボットのツール座標系を定義） ■姿勢制御の指定 ■軌跡制御の指定（移動速度など） （４）把持物体の仕様を設定（例えば、高さなど）次に
、以上の処理に基づいて閉領域に対するトレース作業を
実行する（　Ｓ　４４）、即ち、Ｘ方向に対する線引き
をＹ方向へ一定間隔に行う。ついて、閉領域の全域に対
し線引きトレースが実行されたか否かをチエツクする（
　Ｓ　４５）、　）−レースが終了であれば、直ちにツ
ールによる線引きトレースを開始できるように、ホーム
ポジション待機モードとする（　Ｓ　４６）、そして作
業道具を取外し、そのまま待機する。一方、トレース作
業か未終了てあれば、ｎ番目の線引きトレースの開始点
へ移動させ（Ｓ　４７）、ステップ４４の処理を続行す
る。

次に、第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を参照して、閉領
域トレースの処理の詳細について説明する。

ここては、トレースとして、閉領域内を一定間隔に平行
線を線引きする場合を例示する。

まず、テレビカメラ１０２によって撮像されたツールの
動作範囲内の画像が原画像として入力される。この動作
範囲（＝カメラの視野範囲）内には、ツールの移動対象
となる線画が描かれている。この原画像を曲線領域に設
置したウィンドウに入力する（　Ｓ　５１）。

ついで、中間輝度レベルの変換処理を行う（Ｓ５２）と
共に、予め定めたコート及び画像解析定数テーブルの設
定値に基づいて基本の画像処理を行う（Ｓ　５：ｌ）、
更に、ステップ５３において濃淡画像から２値画像を生
成（２値化処理手段）する（　Ｓ　５４）、これによっ
て得られた２値化画像に対し、閉領域ループ演算手段と
しての特徴抽出処理を行う（Ｓ　５５）、この特徴抽出
処理は、入力２値化画像に対し、物体の交点数及び輪郭
追跡テーブルからロボットの座標であるワーク用座標（
２値出力画像）を得るものである。

次に、第４図（Ｂ）に示すように、ステ・ンプ５５で得
られた画像に対し、輪郭追跡テーブル内に閉領域輪郭点
座標を抽出する（　Ｓ　５６）、この処理は、１画素当
たりの囲まれた領域の輪郭を抽出するものであり、それ
が真に閉領域であるか否かの判定は、物体の交点かある
か否かの算出によって行う。即ち、交点があった場合に
は、閉領域とは見なさない。次に、輪郭追跡テーブル内
の開始点Ｘ、、Ｙ、及び増減値ΔＸ、ΔＹをｘ、ｙ座標
に変換し、これを輪郭追跡テーブルに格納する（Ｓ５７
）。

ついで、以下のようなソーティング処理（閉領域境界点
演算手段）が３段階に実行される。まず、ｉｉのソーテ
ィング処理が実行される（Ｓ５８）、この処理は、例え
ば、１００個の輪郭点数に対し、Ｙ座標の昇順に輪郭座
標のソーティングを行い、Ｙ座標の数字の小さい順に並
べ替える。即ち輪郭座標か下記のような昇順であるとす
ると、（輪　郭　座　標） Ｙ 】０１０ １０ １１ ７　　　　　　　１２ １２ １５　　　　　　１３ １４　　　　　　１２ １３　　　　　　　１１ １２　　　　　　　１１ １１　　　　１０　（輪郭点数 ソーティング後は次のようになる。

（ソーティング後の輪郭座標） Ｙ ０１０ １０ １１　　　　１０ ８　　　　１１ １３　　　　１１ ２１１ １２ １２ ４１２ １００個目） 次に、第４図（Ｃ）のステップ５９において、同一座標
グループ内てＸ座標昇順に、下記のようなソーティンク
を行う。

（ソーティング後の輪郭座標） Ｙ ９　　　１０（始点） ｌ口　　　　↓（終点） １１　　　　　↓ １１ １２　　　　　↓ Ｉ３　　　　　↓ ５　　　　１２ ７　　　　↓ １４　　　　　↓ そして、同−Ｙグループ内の最下位及び最−ｈ位データ
をテーブルに格納する。この組合わせをｌグループとし
て、例えば２０グループを抽出し、この始点、終点座標
を閉領域認識結果テーブルに格納する。このとき、ワー
ルド座標系に換算後、昇順に再ソーティングする。

このようにして得られた閉領域認識結果は、伝送入出力
部１１２を介してロボット制御部２へ伝送され、ロボッ
ト制御部２側に準備されている環境データベースを用い
て、手先姿勢算出、動作経路選定処理の後、第３図て示
した処理に従って線引きトレース動作が実行される。

なお、以上の説明では、閉ループ内に一定間隔で平行線
を線引きトレースするものとしたか、直線のほか１点線
、網線、網点、ベタ塗りなどとすることもできる。

また、上記実施例では、閉領域内にトレース処理を施す
ものとしたか、領域外を処理対象とすることもできる。

［発明の効果コ 以上説明した通り、この発明は、ツールの動作範囲内に
図示された閉領域画像を原画像として撮像する撮像手段
と、該撮像手段による画像情報から２値化画像を作成す
る２値化処理手段と、前記原画像中から特異点を除去す
る閉領域ループ演算手段と、該演算手段の演算結果に基
づいて閉領域画像を１へレース処理する境界点を演算す
る閉領域境界点演算手段と、該手段及び前記閉領域ルー
プ演算手段の各演算結果に基づいて前記閉領域内を所定
のパターンによって前記ツールをトレースさせる制御手
段とを設けるようにしたので、与えられた画像に対する
輪郭認識を行い、領域内への線引きなどのトレース作業
を行うのて、どの様な閉領域の画像を与えられても、ツ
ールをトレース移動させることが可能になる。しかも、
従来のように、予め移動軌跡を設定登録するなどの作業
が不必要になり、汎用性に優れたロボットの提供が可能
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は指令制御部Ｉとロボット制御部２の処理の概略を説明
するフローチャート、第３図はロボット制御部２の動作
を示すフローチャート、第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
はこの発明における閉領域認識処理の詳細を示すフロー
チャートである。 図中。 ｌ：指令制御部 ３：ロボット本体 １０１：操作盤 １０４：ＣＰ　Ｕ １０８二画像処理制御部 １０９：モニタ　　　　１１２伝送人Ｌｔ力部１１４：
２値化処理部　２旧：伝送穴；ｉ１力部２０２：制御部
　　　　２０３：モータ駆動部２：ロボット制御部 ４：外部記憶装置 １０２：テレビカメラ １０７：テーブル用メモリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ツールの動作範囲内に図示された閉領域画像を原画像と
   して撮像する撮像手段と、該撮像手段による画像情報か
   ら２値化画像を作成する２値化処理手段と、前記原画像
   中から特異点を除去する閉領域ループ演算手段と、該演
   算手段の演算結果に基づいて閉領域画像をトレース処理
   する境界点を演算する閉領域境界点演算手段と、該手段
   及び前記閉領域ループ演算手段の各演算結果に基づいて
   前記閉領域内を所定のパターンによって前記ツールをト
   レースさせる制御手段とを具備することを特徴とするロ
   ボット制御装置。