JPH052894U - 宇宙用視覚情報処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 宇宙空間においてオペレータの操作なしに自
動的に部材１の穴２にロボットアーム６で保持した部材
をはめ込み組立を行うのに必要な視覚情報処理装置を得
る。 【構成】 ロボットアーム５の先端に取り付けたカメラ
７、撮影画像を一時的に蓄積するフレームメモリバッフ
ァ、画像上からマーク１３の外郭線で囲まれたパターン
を検出するパターン検出回路、パターン面積計測回路、
距離計算装置、パターン重心計測回路、方向計算装置か
ら構成される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、宇宙空間で自律または半自律のロボットが複数の部材を組み立て る際に用いる視覚情報処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図２は宇宙空間でロボットが複数の部材を組み立てる際にもちいる視覚情報処 理装置を示す構成図であり、図において１は組立対象の部材、２は部材１に設け られたはめ込み穴、３は部材１に接合する他の部材、４は部材３に設けられはめ 込み穴２にはめ込むはめ込み棒、５は部材３を部材１に組み立てるロボットアー ム、６はロボットアーム５の先端において部材３を把持するためのエンドエフェ クタ、７ははめ込み棒４がはめ込み穴２に正しくはめ込まれることを監視するた めのカメラ、８はカメラ７の出力画像を地上等に伝送する画像伝送装置、９は伝 送された画像を受信する画像受信装置、１０は受信した画像を表示する画像表示 装置、１１はロボットアーム５を制御するアーム制御装置、１２はアーム制御装 置１１の指令に応じてロボットアーム５を駆動するアーム駆動装置である。

【０００３】 従来の宇宙用視覚情報処理装置は上記のように構成され、部材１のはめ込み穴 ２に部材３のはめ込み棒４をはめ込んで組み立てるとき、カメラ７がはめ込み穴 ２とはめ込み棒４の位置関係を撮影し、撮影した画像を画像伝送装置８及び画像 受信装置９を経由して画像表示装置１０に表示する。オペレータは画像表示装置 １０の画像を監視してはめ込み棒４が正しくはめ込み穴２にはめ込めるようにア ーム制御装置１１を操作する。アーム制御装置１１の出力はアーム駆動装置１２ に伝えられロボットとアーム５を制御する。 即ち従来の宇宙用視覚情報処理装置は部材組立を撮影・表示し、オペレータが ロボットアームを直接制御するものであった。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】 上記のような従来の宇宙視覚情報処理装置においては、組立を実施している宇 宙空間からオペレータのいる地上もしくは宇宙機まで画像を伝送する必要があり 、膨大なデータ量の画像データを伝送するため画像伝送装置８、画像受信装置９ には高速な回路が、両者間に高速データ回線が必要となる。また部材の組立をす べてオペレータが実施するためオペレータの負荷が高くなる。さらにオペレータ が地上にいる場合、画像データの伝送に数秒の時間がかかりオペレータは時間遅 れのある画像を監視しながらロボットアーム５を制御するので操作に熟練が必要 となる。

【０００５】 この考案はかかる課題を解決するためになされたもので、組立を実施する宇宙 空間においてオペレータの操作なしに自動的に部材組立を行うのに必要な視覚情 報処理装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案に係わる宇宙用視覚情報処理装置は、ロボットのエンドエフェクタ上 にカメラを取り付け組立対象の部材に記したマークの撮影パターンを検出し、パ ターンの面積と重心を計測することによりアーム先端の組み立て対象部材との距 離、方向を計算してアームの駆動経路を決定するものである。

【０００７】

【作用】

この考案における宇宙用視覚情報処理装置は、組立対象の部材に記したマーク の撮影パターンの面積と重心とを計測することによりアーム先端と組立対象部材 との相対距離、方向を求めてアーム先端を組立部材に正しく接合するためのアー ム駆動経路を求め、次にカメラを取り付けているのと同所にあるエンドフェクタ に組立部材を把持して先に求めた経路に従ってアームを駆動させて部材を組み立 てる。

【０００８】

【実施例】

実施例１． 図１はこの考案の一実施例を示す構成図であり、１〜２及び５〜７は上記従来 装置と全く同一のものである。１２はロボットアーム５を駆動するアーム駆動装 置、１３ははめ込み穴２の周囲に記したマーク、１４はカメラ７で撮影した画像 を蓄積するフレームメモリバッファ、１５はフレームメモリバッファ１４の画像 からマーク１３の画像の外郭線で囲まれた範囲をパターンとして検出するパター ン検出回路、１６は検出したパターンの面積を計測するパターン面積計測回路、 １７は計測したパターン面積からカメラ７とマーク１３との距離を計算する距離 計算装置、１８はパターン検出回路１５で検出したパターンの重心位置を計測す るパターン受信計測回路、１９は計測したパターン重心位置からカメラ７がマー ク１３に接近する方向を計算する方向計算装置、１２は距離計算装置１７と方向 計算装置１９の出力を元に事前に計画したアーム移動経路との誤差を検出して誤 差がなくなるようにロボットアーム５を駆動するアーム駆動装置である。 図３は部材１のはめ込み穴２とその周辺のマーク１３を正面から見た図である 。 図４はカメラ７で撮影した画像であり、２０は撮影画像のフレーム、２１はマ ーク１３の外郭線で囲まれたパターン、２２ははめ込み穴２の画像、２３はパタ ーン２１の重心である。

【０００９】 上記のように構成された宇宙用視覚情報処理装置ではまずロボットアーム７に 取り付けたカメラ７で部材１のはめ込み穴２及びその周辺のマーク１３を撮影し 、フレームメモリバッファ１４に画像を一時的に蓄積する。パターン検出回路１ ５ではフレームメモリバッファ１４上の画像でマーク１３の外郭線で囲まれた範 囲をパターン２１として検出する。検出したパターン２１はパターン面積計測回 路１６で面積を計測し、距離計算装置１７にて面積からカメラ７とマーク１３間 の距離を計算する。またパターン２１はパターン重心計測回路１８でパターンの 重心２３を決定し画像のフレーム２０におけるパターンの重心位置を計算し、方 向計算装置１９でカメラ１７がマーク１３に接近する方向を計算する。アーム駆 動装置１２は距離計算装置１７および方向計算装置１９の出力を元にアーム５を 駆動する。具体的には例えばパターンの重心２３が絶えず画像のフレーム２０の 中心にくるようにカメラ７を設定しつつカメラ７とマーク１３間の距離が事前に 設定した経路に一致するようにカメラ７をマーク１３に接近させる。このように してカメラ７をマーク１３に正しく接近させることができた後に一度ロボットア ーム５を部材１から離し、同じロボットアーム５の先端につけてあるエンドエフ ェクタ６をカメラ７と入れ替えて部材３を把持してさきに求めたロボットアーム 先端の経路に沿って駆動すると部材３のはめ込み棒４を部材１のはめ込み穴２に はめ込むことができる。

【００１０】 実施例２． なお上記実施例ではパターンの重心が画像フレームの中心にくるようにカメラ を設定しつつカメラをマークに近づけたが、この考案は事前に設定しておいた任 意のロボットアーム経路にそってカメラを接近させると距離・方向がどのように 変化するかをあらかじめ計算しておき、実際の距離・方向が事前計算結果と一致 するようにロボットアームをフィードバック制御することにより任意の方向から の部材接合に対しても適用できる。

【００１１】

【考案の効果】

この考案は従来オペレータに画像を伝送し、オペレータが画像を監視しつつロ ボットアームを制御して部材を組み立てていたものを、接合すべき部材にマーク を印し、マークを撮影した画像からパターンを抽出しその面積と重心から距離・ 方向を自動的に計算しその結果にしたがってロボットアームを駆動するという簡 単な構造により、従来の画像伝送が不要になり、またオペレータの操作負荷を軽 減させるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例を示す構成図である。

【図２】従来の宇宙用視覚情報処理装置の構成図であ
る。

【図３】部材のはめ込み穴とその周辺のマークを正面か
ら見た概念図である。

【図４】カメラで撮影した画像の概念図である。

【符号の説明】

７ カメラ １３ マーク １４ フレームメモリバッファ １５ パターン検出回路 １６ パターン面積計測回路 １７ 距離計算装置 １８ パターン重心計測回路 １９ 方向計算装置

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 宇宙空間で複数の部材を組み立てる際に
   用いる宇宙用視覚情報処理において、組立対象の部材に
   記したマークを撮影するロボットアーム先端に取り付け
   られたカメラ、カメラで撮影した画像を一時的に蓄積す
   るフレームメモリバッファ、画像上でのマークの外郭線
   で囲まれたパターンを検出するパターン検出回路、検出
   したパターンの面積を計測するパターン面積計測回路、
   計測した面積からカメラとマーク間の距離を計算する距
   離計算装置、さらに検出したパターンの重心を計測する
   パターン重心計測回路、計測した重心らカメラがマーク
   へ接近する方向を計算する方向計算装置を有することを
   特徴とする宇宙用視覚情報処理装置。