JPH071368A - Position and attitude recognizing method of robot and device thereof - Google Patents

Position and attitude recognizing method of robot and device thereof

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JPH071368A
JPH071368A JP16982893A JP16982893A JPH071368A JP H071368 A JPH071368 A JP H071368A JP 16982893 A JP16982893 A JP 16982893A JP 16982893 A JP16982893 A JP 16982893A JP H071368 A JPH071368 A JP H071368A
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arm
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robot
reversible counter
register
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Hirokazu Watanabe
洋和 渡辺
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Abstract

PURPOSE:To recognize the position and attitude of a robot without stopping it by detecting an arm angle in the robot, counting this detection signal with a reversible counter, and calculating the travel of an arm from the counted value, while storing this counted value in a register. CONSTITUTION:Each angle of respective arms 3 and 4 in a robot 1 is detected by each of encoders 15 and 16, and each detecting signal is processed by respective detectors 25a and 25b, while relations between each of data of these detectors 25a and 25b and a system of coordinates in the robot 1 are calculated by a central processing unit 21. Incidentally, in these detectors 25a and 25b, a wave detection signal is detected by a phase detector 251, and the wave detection signal is reversibly counted by a reversible counter 252, while when it is produced at camera timing, the countered value of this reversible counter 252 is set through a register 255 by a position recognizing signal. In addition, this register 255 is able to use all angle data at all times in order to keep the angle data at the camera timing.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はロボットに関する。更に
詳述すると、本発明はロボットの位置・姿勢を認識する
方法及びその装置に関するものである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a robot. More specifically, the present invention relates to a method and apparatus for recognizing the position / orientation of a robot.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にロボットには多種の型式のものが
提供されているが、いずれの型式のロボットでもロボー
トアーム先端の位置、姿勢を認識することは、ロボット
を駆動制御する上で非常に重要である。
2. Description of the Related Art Generally, various types of robots are provided, and it is very important for any type of robot to recognize the position and orientation of the tip of the robot arm in order to drive and control the robot. is important.

【0003】従来、ロボットの位置、姿勢を認識する方
法としては、(1)センサもパターン認識能力もないも
の、(2)センサはあるがパターン認識能力のないも
の、(3)センサとパターン認識能力のあるものに大別
される。各方法は、それぞれ利点と欠点があり、その使
用の目的に応じて使い分けられているが、コンピュータ
の発達により、比較的安価にかつ確実に位置の推定がで
きる上記(1)の方法がよく採用されている。
Conventionally, as a method of recognizing the position and orientation of a robot, (1) a sensor having neither pattern recognition ability, (2) a sensor having pattern recognition ability, or (3) a sensor and pattern recognition ability They are roughly divided into those with ability. Each method has its own advantages and disadvantages, and they are used properly according to the purpose of their use, but due to the development of computers, the method of (1) above, which can estimate the position relatively inexpensively and reliably, is often adopted. Has been done.

【0004】これは、初期位置を与えておき、その後は
モータ等の回転数から現在の位置を推定する方法であっ
て、具体的にはモータの回転数をエンコーダで検出して
コンピュータ内に取り込み、コンピュータにより予め与
えられていた初期位置及びエンコーダからの検出パルス
を基に所定の計算をしてロボットの位置を推定するもの
である。
This is a method in which an initial position is given and then the current position is estimated from the number of revolutions of a motor or the like. Specifically, the number of revolutions of the motor is detected by an encoder and taken into the computer. The robot position is estimated by performing a predetermined calculation based on the initial position given by the computer in advance and the detection pulse from the encoder.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のロボットの位置・姿勢認識方法にあっては、コ
ンピュータの計算周期毎にしか位置認識が行えなかった
ため、位置認識を行う際にはロボットアームを低速に移
動させたり、場合によってはロボットアームを停止させ
る必要があり、認識に時間がかかり過ぎるという欠点が
あった。
However, in the above-mentioned conventional position / orientation recognition method for the robot, the position can be recognized only at each calculation cycle of the computer. Therefore, when the position is recognized, the robot arm is used. It is necessary to move the robot at a low speed or to stop the robot arm in some cases, and there is a drawback that recognition takes too long.

【0006】本発明は、上述した従来技術の欠点を解消
し、位置、姿勢認識を短時間におこなうことができきる
ロボットの位置・姿勢認識方法及び装置を提供すること
を目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art and to provide a robot position / orientation recognition method and device capable of recognizing the position and orientation in a short time.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項1記載の発明に係るロボットの位置・姿勢認
識方法は、各アームの角度を検出するセンサからの検出
信号を可逆カウンタで計数し、これら可逆カウンタの計
数値から各アームの移動量を算出することにより各アー
ムの大まかな位置・姿勢を求め、かつロボットアームの
先端に設けられた視覚認識装置の撮像タイミングで位置
認識信号を発生し、この撮像タイミングでの位置認識信
号で可逆カウンタの計数値をレジスタに記憶させ、前記
可逆カウンタ、レジスタの値及び撮像データとから得ら
れるデータとロボットの座標系との関係を求めるように
している。
In order to achieve the above object, a robot position / orientation recognition method according to a first aspect of the present invention counts a detection signal from a sensor for detecting an angle of each arm with a reversible counter. Then, by calculating the movement amount of each arm from the count value of these reversible counters, the rough position / orientation of each arm is obtained, and the position recognition signal is sent at the imaging timing of the visual recognition device provided at the tip of the robot arm. The count value of the reversible counter is generated in the register by the position recognition signal at this imaging timing, and the relation between the data obtained from the reversible counter, the value of the register and the imaging data and the coordinate system of the robot is obtained. ing.

【0008】また、請求項2記載のロボットの位置・姿
勢認識装置は、アームの角度を検出して検出信号を出力
するセンサと、該センサからの検出信号を位相検出して
検波信号を得る位相検出回路、前記位相検出回路からの
検波信号を可逆計数する可逆カウンタ、撮像タイミング
で発生する位置認識信号により前記可逆カウンタの計数
値をセットするレジスタからなる検出回路と、各アーム
毎の検出回路における可逆カウンタの計数値を読み込み
その計数値からアームの移動量を算出するとともに、前
記各アーム毎の検出回路におけるレジスタにセットされ
た値を読み込みそのセット値及び撮像データから得られ
るデータとロボットの座標系との関係を求める演算処理
装置とを備えるようにしている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a position / orientation recognizing device for a robot, wherein a sensor for detecting an angle of an arm and outputting a detection signal, and a phase for detecting a detection signal from the sensor to obtain a detection signal. In a detection circuit for each arm, a detection circuit, a reversible counter for reversibly counting the detection signal from the phase detection circuit, a detection circuit including a register for setting the count value of the reversible counter by a position recognition signal generated at imaging timing, The count value of the reversible counter is read, the movement amount of the arm is calculated from the count value, the value set in the register in the detection circuit for each arm is read, and the data obtained from the set value and imaging data and the coordinates of the robot. An arithmetic processing unit for obtaining the relationship with the system is provided.

【0009】さらに、請求項3記載に発明に係るロボッ
トの位置・姿勢認識装置は、アームの角度を検出して検
出信号を出力するセンサと、前記センサからの検出信号
を位相検出して検波信号を得る位相検出回路、前記位相
検出回路からの検波信号を可逆計数する可逆カウンタ、
撮像タイミングで発生する認識信号により前記可逆カウ
ンタの計数値をセットするレジスタ、撮像タイミングで
発生する認識信号によりセット状態になる判定信号保持
部からなる検出回路と、各アーム毎の検出回路における
可逆カウンタの計数値を読み込みその計数値からアーム
の移動量を算出するとともに、前記判定信号保持部がセ
ット状態のときに前記レジスタにセットされた値を読み
込み、そのセット値及び撮像データから得られるデータ
とロボットの座標系との関係を求める演算処理装置とを
備えるようにしている。
Further, a robot position / orientation recognizing device according to a third aspect of the present invention includes a sensor for detecting an angle of an arm and outputting a detection signal, and a detection signal for detecting a phase of the detection signal from the sensor. A phase detection circuit that obtains a reversible counter that reversibly counts the detection signal from the phase detection circuit,
A register that sets the count value of the reversible counter according to a recognition signal generated at the image pickup timing, a detection circuit that includes a determination signal holding unit that is set according to the recognition signal generated at the image pickup timing, and a reversible counter in the detection circuit for each arm. And the amount of movement of the arm is calculated from the count value, and the value set in the register when the determination signal holding unit is in the set state, and the data obtained from the set value and imaging data An arithmetic processing unit for obtaining a relationship with the coordinate system of the robot is provided.

【0010】[0010]

【作用】請求項1記載の発明では、各アームの角度を検
出するセンサからの検出信号を可逆カウンタで計数し、
これら可逆カウンタの計数値から各アームの移動量を算
出することにより各アームの大まかな位置・姿勢を求め
ることができる。また、大まかな位置・姿勢を求めてゆ
き、その値が規定の領域に入ったときに、ロボットアー
ムの先端に設けられた視覚認識装置を撮像する。この撮
像タイミングで位置認識信号を発生させる。この撮像タ
イミングでの認識信号で可逆カウンタの計数値はレジス
タに記憶される。すなわち、撮像タイミングのときの各
アームの角度が可逆カウンタにあるので、これらをレジ
スタに記憶させてしまう。これにより、従来なら、撮像
タイミングで各アームの移動を停止し、前記各可逆カウ
ンタの値を演算処理装置が読み取り、読み取り終了後に
再びアームを移動させる過程が必要であったが、本発明
では移動中でも、当該撮像タイミングでの可逆カウンタ
の計数値がレジスタに記憶されているため、各アームを
停止させる必要がまったくなくなる。これにより、ロボ
ットを停止させることなく、前記可逆カウンタ、レジス
タの値及び撮像データから得られるデータとロボットの
座標系との関係を求めることができる。
According to the first aspect of the invention, the reversible counter counts the detection signals from the sensors that detect the angle of each arm,
By calculating the amount of movement of each arm from the count values of these reversible counters, the rough position / orientation of each arm can be obtained. Further, a rough position / orientation is obtained, and when the value enters a prescribed area, a visual recognition device provided at the tip of the robot arm is imaged. A position recognition signal is generated at this imaging timing. The count value of the reversible counter is stored in the register by the recognition signal at this imaging timing. That is, since the angle of each arm at the image pickup timing is in the reversible counter, these are stored in the register. With this, conventionally, the process of stopping the movement of each arm at the image pickup timing, reading the value of each reversible counter by the arithmetic processing unit, and moving the arm again after the reading is completed, the present invention requires movement. Especially, since the count value of the reversible counter at the imaging timing is stored in the register, it is not necessary to stop each arm. Thereby, the relationship between the data obtained from the reversible counter, the value of the register, and the imaging data and the coordinate system of the robot can be obtained without stopping the robot.

【0011】請求項2記載の発明では、請求項1記載の
発明を実現するため、一つのセンサに対して、上記位相
検出回路と、上記可逆カウンタと、上記レジスタとから
なる検出回路を設け、かつ各センサに対してそれぞれ検
出回路を設け、かつ前記各検出回路における可逆カウン
タの計数値を演算処理装置が読み込みその計数値からア
ームの移動量を算出する。また、演算処理装置は、前記
各検出回路におけるレジスタにセットされた値を読み込
みそのセット値及び撮像データとから得られるデータと
ロボットの座標系との関係を求めることができる。
According to a second aspect of the invention, in order to realize the invention of the first aspect, a detection circuit including the phase detection circuit, the reversible counter, and the register is provided for one sensor, Further, a detection circuit is provided for each sensor, and the arithmetic processing unit reads the count value of the reversible counter in each of the detection circuits and calculates the movement amount of the arm from the count value. Further, the arithmetic processing unit can read the value set in the register in each of the detection circuits and obtain the relation between the data obtained from the set value and the image pickup data and the coordinate system of the robot.

【0012】請求項3記載の発明では、請求項2記載の
発明における検出回路に、判定信号保持部を付加し、認
識信号が入力されたことをセットしておいて、演算処理
装置に認識信号が入力されたことを知らせるようにした
ものである。これにより、演算処理装置とは同期しない
認識信号でも確実に各レジスタのセット値及び撮像デー
タから得られるデータとロボットの座標系との関係を求
めることができる。
According to a third aspect of the present invention, a determination signal holding section is added to the detection circuit according to the second aspect of the invention, and it is set that a recognition signal has been input. This is to notify that the has been input. With this, even with a recognition signal that is not synchronized with the arithmetic processing unit, the relationship between the set value of each register and the data obtained from the imaging data and the coordinate system of the robot can be reliably obtained.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of the present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings.

【0014】図1に本発明のロボットの位置・姿勢認識
方法の実施例を実現する装置の一例を示す。該図におい
て、符号1はスカラ形ロボットである。スカラ形ロボッ
ト1は、主に、ベース2、第1アーム3、第2アーム
4、第1モータ5、第1減速機5A、第2モータ6、第
2減速機6A、第3モータ7、第4モータ8、第3減速
機8Aを備えている。また、ベース2には第1アーム3
が回動可能に固定されており、この第1アーム3の先端
には第2アーム4が回動可能に固定されている。ベース
2には、第1モータ5及び第4モータ8が固定されてい
る。第1モータ5は、減速機5Aを介して第1アーム3
を回転させるようになっている。第4モータ8は、プリ
ー9a,9bに掛け渡されたペルト10aと、プリー9
c,9dに掛け渡されたペルト10bとにより、スプラ
インシャフト先端把持部11aを所望角度だけ回転させ
られるようになっている。第2モータ6は第1アーム3
に固定されており、第2モータ6で第2アーム4を回転
できるようになっている。第2モータ6の先端内部には
第3モータ7が内蔵固定されており、第3モータ7はプ
リー12a,12bに掛け渡されたペルト13によりボ
ールネジ14を回転させることにより、スプラインシャ
フト11bを図示上下動できるようになっている。ま
た、第1モータ5、第2モータ6、第3モータ7、及び
第4モータ8には、エンコーダ15、16、17及び1
8がそれぞれ設けられており、各エンコーダ15、1
6、17及び18は各モータ5、6、7及び8の回転数
を検出できるようになっている。これらエンコーダ1
5、16は、第1アーム3及び第2アーム4の角度を検
出するセンサとして使用される。もちろん、エンコーダ
17はスプラインシャフト先端把持部11aの上下動の
距離を、エンコーダ18はスプラインシャフト先端把持
部11aの角度を測定するセンサとして使用される。
FIG. 1 shows an example of an apparatus for realizing an embodiment of the position / orientation recognition method for a robot of the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a SCARA robot. The SCARA robot 1 mainly includes a base 2, a first arm 3, a second arm 4, a first motor 5, a first speed reducer 5A, a second motor 6, a second speed reducer 6A, a third motor 7, and a third motor 7. It is provided with four motors 8 and a third speed reducer 8A. Also, the first arm 3 is attached to the base 2.
Is rotatably fixed, and the second arm 4 is rotatably fixed to the tip of the first arm 3. The first motor 5 and the fourth motor 8 are fixed to the base 2. The first motor 5 is connected to the first arm 3 via the speed reducer 5A.
Is designed to rotate. The fourth motor 8 includes a pelt 10a hung over pulleys 9a and 9b and a pulley 9a.
The spline shaft tip grip 11a can be rotated by a desired angle by means of the pelt 10b that is hung on c and 9d. The second motor 6 is the first arm 3
The second motor 4 can be rotated by the second motor 6. A third motor 7 is internally fixed inside the tip of the second motor 6, and the third motor 7 rotates the ball screw 14 by means of the pelt 13 hung on the pulleys 12a and 12b to show the spline shaft 11b. It can move up and down. Further, the first motor 5, the second motor 6, the third motor 7, and the fourth motor 8 have encoders 15, 16, 17, and 1 respectively.
8 are provided for each encoder 15, 1
6, 17 and 18 can detect the number of rotations of each motor 5, 6, 7 and 8. These encoders 1
Reference numerals 5 and 16 are used as sensors that detect the angles of the first arm 3 and the second arm 4. Of course, the encoder 17 is used as a sensor for measuring the vertical movement distance of the spline shaft distal end grip portion 11a, and the encoder 18 is used as a sensor for measuring the angle of the spline shaft distal end grip portion 11a.

【0015】このスカラ形ロボット1はロボット制御装
置20に電気的に接続されており、ロボット制御装置2
0の制御下に、各モータ5、6、7及び8を回転させ、
かつ各エンコーダ15、16、17及び18からの検出
信号で各モータ5、6、7及び8の回転を駆動制御する
とともに、第2アーム4の先端位置を推定できるように
なっている。
The SCARA type robot 1 is electrically connected to a robot controller 20 and is a robot controller 2.
Under control of 0, rotate each motor 5, 6, 7 and 8
Further, the rotation of each motor 5, 6, 7 and 8 is drive-controlled by the detection signal from each encoder 15, 16, 17 and 18, and the tip position of the second arm 4 can be estimated.

【0016】ロボット制御装置20は、各種の演算処理
や各種の制御を実行する演算処理装置(CPU)21
と、バス22と、メモリー23と、サーボモータコント
ロールインターフェース24a,24b,24c,24
dと、検出回路25a,25b,25c,25dとを備
えている。CPU21には、バス22を介してメモリー
23と、サーボモータコントロールインターフェース2
4a,24b,24c,24dとが接続されるととも
に、検出回路25a,25b,25c,25dが接続さ
れている。サーボモータコントロールインターフェース
24a,24b,24c及び24dは、図示しないが、
各モータ5,6,7及び8に電気的にそれぞれ接続され
ており、各モータ5,6,7及び8の回転をCPU21
の指令に基づいて回転駆動制御する。検出回路25a,
25b,25c及び25dは、全て同一回路構成となっ
ているので、検出回路25aのみの構成について説明す
る。検出回路25aは、エンコーダ15からの検出信号
SA,SBを取り込み、これを検波して検波信号Sa,
Sbの内の一つを出力できる位相検出回路251と、位
相検出回路251からの検波信号Sa,Sbの内の一つ
を差引計数する可逆カウンタ252と、この可逆カウン
タ252の計数値をCPU21に読み込ませるスリース
テートバッファ253と、位置認識信号SCが入力され
たときに前記位置認識信号SCの微分信号Scを形成す
る微分回路254と、この微分信号Scが入力されたと
きに、その入力時点の可逆カウンタ252の計数値をセ
ットするレジスタ255と、このレジスタ255のセッ
ト値をCPU21に読み込ませるスリーステートバッフ
ァ256と、微分信号Scが入力されるとセットされC
PU21によりリセットされる判定信号保持部257と
から構成されている。
The robot controller 20 includes an arithmetic processing unit (CPU) 21 for executing various arithmetic processes and various controls.
, Bus 22, memory 23, and servo motor control interfaces 24a, 24b, 24c, 24
d and detection circuits 25a, 25b, 25c, 25d. The CPU 21 has a memory 23 and a servo motor control interface 2 via a bus 22.
4a, 24b, 24c, 24d are connected, and the detection circuits 25a, 25b, 25c, 25d are connected. Although the servo motor control interfaces 24a, 24b, 24c and 24d are not shown,
The motors 5, 6, 7 and 8 are electrically connected to each other, and the rotation of the motors 5, 6, 7 and 8 is controlled by the CPU 21.
The rotation drive is controlled based on the command. Detection circuit 25a,
Since 25b, 25c, and 25d have the same circuit configuration, only the configuration of the detection circuit 25a will be described. The detection circuit 25a takes in the detection signals SA and SB from the encoder 15 and detects them to detect the detection signals Sa and SB.
A phase detection circuit 251 that can output one of Sb, a reversible counter 252 that subtracts and counts one of the detection signals Sa and Sb from the phase detection circuit 251, and a count value of this reversible counter 252 to the CPU 21. A three-state buffer 253 to be read, a differentiation circuit 254 that forms a differential signal Sc of the position recognition signal SC when the position recognition signal SC is input, and a differentiation circuit 254 when the differential signal Sc is input. A register 255 that sets the count value of the reversible counter 252, a three-state buffer 256 that causes the CPU 21 to read the set value of the register 255, and a register C that is set when the differential signal Sc is input.
It is composed of a determination signal holding unit 257 which is reset by the PU 21.

【0017】図2に、ロボット制御装置20の検出回路
25aの具体的構成の一例を示す。この図は、特に、ス
リーステートバッファ253,256、微分回路254
及び判定信号保持部257の構成例について説明してい
る。
FIG. 2 shows an example of a specific configuration of the detection circuit 25a of the robot controller 20. This figure shows, in particular, three-state buffers 253, 256 and a differentiation circuit 254.
A configuration example of the determination signal holding unit 257 has been described.

【0018】位相検出回路251は、エンコーダ15か
らの検出信号SA,SB及びクロックφ0 を取り込み、
検波信号Sa又はSbを可逆カウンタ252に供給でき
るようになっている。可逆カウンタ252は、検波信号
Sa又はSbを計数する回路である。可逆カウンタ25
2の出力は、スリーステートバッファ253及びレジス
タ255に供給されるようになっている。スリーステー
トバッファ253は、CPU21からバス22を介して
与えられるリード信号R0 によって動作し、可逆カウン
タ252の計数値出力をバス22のデータバスに供給す
る。これにより、CPU21は、可逆カウンタ252の
計数値を取り込むことができる。
The phase detection circuit 251 takes in the detection signals SA, SB and the clock φ 0 from the encoder 15,
The detection signal Sa or Sb can be supplied to the reversible counter 252. The reversible counter 252 is a circuit that counts the detection signal Sa or Sb. Reversible counter 25
The output of 2 is supplied to the three-state buffer 253 and the register 255. The three-state buffer 253 operates by a read signal R 0 given from the CPU 21 via the bus 22, and supplies the count value output of the reversible counter 252 to the data bus of the bus 22. As a result, the CPU 21 can take in the count value of the reversible counter 252.

【0019】位置認識信号SCは、微分回路254に入
力される。微分回路254は、二つのD型フリップフロ
ップFF1 ,FF2 と、一つのナンド回路NAとを備
え、位置認識信号SCをフリップフロップFF1 のD入
力端子に入力し、フリップフロップFF1 の出力端子を
フリップフロップFF2 のD入力端子に接続し、フリッ
プフロップFF1 ,FF2 のクロック端子にクロックφ
0 を与え、フリップフロップFF1 ,FF2 の各出力端
子からの信号をナンド回路NAの両入力端子に供給し、
ナンド回路NAの出力端子から、微分信号Scを得るよ
うになっている。この微分信号Scは、レジスタ255
と、判定信号保持部257に入力されるようになってい
る。
The position recognition signal SC is input to the differentiating circuit 254. Differentiating circuit 254 includes two D-type flip-flop FF 1, FF 2, and a single NAND circuit NA, enter the position identification signals SC to the D input terminal of the flip-flop FF 1, the flip-flop FF 1 Output connects the terminal to the D input terminal of the flip-flop FF 2, the clock φ to the clock terminal of the flip-flop FF 1, FF 2
0 is supplied, and the signals from the output terminals of the flip-flops FF 1 and FF 2 are supplied to both input terminals of the NAND circuit NA,
The differential signal Sc is obtained from the output terminal of the NAND circuit NA. This differential signal Sc is stored in the register 255.
Is input to the determination signal holding unit 257.

【0020】レジスタ255は、微分信号Scが入力さ
れた時点の可逆カウンタ252の計数値をセットし、こ
れをスリーステートバッファ256に供給している。ス
リーステートバッファ256は、CPU21からバス2
2を介して与えられるリード信号R1 により動作し、レ
ジスタ255の値をバス22のデータバスに供給できる
ようになっている。
The register 255 sets the count value of the reversible counter 252 at the time when the differential signal Sc is input, and supplies it to the three-state buffer 256. The three-state buffer 256 is connected from the CPU 21 to the bus 2
It operates in response to a read signal R 1 given via 2 to supply the value of the register 255 to the data bus of the bus 22.

【0021】また、判定信号保持部257は、フリップ
フロップFF3 と、アンド回路ADと、バッファBFと
を備え、微分信号ScがフリップフロップFF3 に入力
されると、フリップフロップFF3 がセットされ、アン
ド回路ADからの出力信号があるとリセットされるよう
になっている。フリップフロップFF3 の出力端子はバ
ッファBFを介してバス22のデータバスに接続されて
おり、このバッファBFはCPU21からのリード信号
2 により動作して、フリップフロップFF3の出力信
号をバス22のデータバスに供給できるようになってい
る。また、このバッファBFの出力はアンド回路ADの
一方の入力端子に供給されており、またCPU21から
バス22を介して与えられるライト信号W0 はアンド回
路ADの他方の入力端子に供給されている。そして、ア
ンド回路ADは、バッファBFの出力と、ライト信号W
0 との双方が論理積されたときに、クリア信号をフリッ
プフロップFF3のクリア端子に供給できるようになっ
ている。
Further, the determination signal holding unit 257 includes a flip-flop FF 3, and an AND circuit AD, a buffer BF, the differential signal Sc is inputted to the flip-flop FF 3, is set flip-flop FF 3 The output signal from the AND circuit AD is reset. The output terminal of the flip-flop FF 3 is connected to the data bus of the bus 22 via the buffer BF, and the buffer BF operates by the read signal R 2 from the CPU 21 to output the output signal of the flip-flop FF 3 to the bus 22. Can be supplied to the data bus. The output of the buffer BF is supplied to one input terminal of the AND circuit AD, and the write signal W 0 supplied from the CPU 21 via the bus 22 is supplied to the other input terminal of the AND circuit AD. . The AND circuit AD then outputs the output of the buffer BF and the write signal W
A clear signal can be supplied to the clear terminal of the flip-flop FF 3 when both 0 and 0 are logically ANDed.

【0022】図3に上記位相検出回路251の具体的構
成の一例を示す。該図において、位相検出回路251
は、四つのフリップフロップFF21,FF22,FF23
FF24と、反転入力端子を少なくとも一つを有する四つ
のアンド回路AD21,AD22,AD23,AD24と、二つ
のオア回路OR21,OR22とを備えている。
FIG. 3 shows an example of a specific configuration of the phase detection circuit 251. In the figure, the phase detection circuit 251
Are four flip-flops FF 21 , FF 22 , FF 23 ,
An FF 24 , four AND circuits AD 21 , AD 22 , AD 23 , AD 24 having at least one inverting input terminal, and two OR circuits OR 21 , OR 22 are provided.

【0023】エンコーダからの信号SAは、フリップフ
ロップFF21のD入力端子に入力し、フリップフロップ
FF21の出力端子をフリップフロップFF22のD入力端
子に接続し、フリップフロップFF21,FF22のクロッ
ク端子にクロックφ0 を与えられるようになっている。
フリップフロップFF21の出力端子からの信号は、アン
ド回路AD21,AD24,AD27,AD28の入力端子に供
給するとともに、アンド回路AD22,AD23,AD25
AD26の反転入力端子に供給できるようになっている。
フリップフロップFF22の出力端子からの信号は、アン
ド回路AD21,AD22,AD25,AD27の入力端子に供
給するとともに、アンド回路AD23,AD24,AD26
AD27の反転入力端子に供給できるようになっている。
エンコーダからの信号SBは、フリップフロップFF23
のD入力端子に入力し、フリップフロップFF23の出力
端子をフリップフロップFF24のD入力端子に接続し、
フリップフロップFF23,FF24のクロック端子にクロ
ックφ0 を与えられるようになっている。フリップフロ
ップFF23の出力端子からの信号は、アンド回路A
23,AD24,AD25,AD28の入力端子に供給すると
ともに、アンド回路AD21,AD22,AD26,AD27
反転入力端子に供給できるようになっている。フリップ
フロップFF24の出力端子からの信号は、アンド回路A
21,AD24,AD25,AD26の入力端子に供給すると
ともに、アンド回路AD22,AD23,AD27,AD28
反転入力端子に供給できるようになっている。アンド回
路AD21,AD22,AD23,AD24の出力端子はオア回
路OR21の入力端子に接続されており、このオア回路O
21は各入力端子に入力された信号の論理積がとられる
と検波信号Saが出力端子から出力されるようになって
いる。アンド回路AD25,AD26,AD27,AD28の出
力端子はオア回路OR22の入力端子に接続されており、
このオア回路OR22は各入力端子に入力された信号の論
理積がとられると検波信号Saが出力端子から出力され
るようになっている。
The signal SA from the encoder is input to the D input terminal of the flip-flop FF 21, connects the output terminal of the flip-flop FF 21 to the D input terminal of the flip-flop FF 22, the flip-flop FF 21, FF 22 A clock φ 0 can be given to the clock terminal.
The signal from the output terminal of the flip-flop FF 21 is supplied to the input terminals of the AND circuits AD 21 , AD 24 , AD 27 , and AD 28 , and at the same time, the AND circuits AD 22 , AD 23 , AD 25 ,
It can be supplied to the inverting input terminal of AD 26 .
The signal from the output terminal of the flip-flop FF 22 is supplied to the input terminals of the AND circuits AD 21 , AD 22 , AD 25 , AD 27 , and at the same time, the AND circuits AD 23 , AD 24 , AD 26 ,
It can be supplied to the inverting input terminal of AD 27 .
The signal SB from the encoder is the flip-flop FF 23.
Input to the D input terminal of the flip-flop FF 23 , and the output terminal of the flip-flop FF 23 is connected to the D input terminal of the flip-flop FF 24 .
The clock φ 0 can be applied to the clock terminals of the flip-flops FF 23 and FF 24 . The signal from the output terminal of the flip-flop FF 23 is the AND circuit A
In addition to being supplied to the input terminals of D 23 , AD 24 , AD 25 , and AD 28 , they can be supplied to the inverting input terminals of the AND circuits AD 21 , AD 22 , AD 26 , and AD 27 . The signal from the output terminal of the flip-flop FF 24 is the AND circuit A
In addition to being supplied to the input terminals of D 21 , AD 24 , AD 25 , and AD 26 , they can be supplied to the inverting input terminals of the AND circuits AD 22 , AD 23 , AD 27 , and AD 28 . The output terminals of the AND circuits AD 21 , AD 22 , AD 23 , and AD 24 are connected to the input terminals of the OR circuit OR 21 , and the OR circuit O 21
The detection signal Sa of the R 21 is output from the output terminal when the logical product of the signals input to the respective input terminals is taken. The output terminals of the AND circuits AD 25 , AD 26 , AD 27 , and AD 28 are connected to the input terminals of the OR circuit OR 22 ,
The OR circuit OR 22 outputs the detection signal Sa from the output terminal when the logical product of the signals input to the respective input terminals is obtained.

【0024】図4にロボットの位置・姿勢認識方法を説
明するための説明図を示す。尚、図4はロボット1を上
から見たものである。ベース2には第1アーム3が回動
可能に固定されており、この固定点を原点O1 として当
該原点O1 を通ってX軸とY軸とがとられている。ま
た、第1アーム3には第2アーム4が回動可能に固定さ
れており、この固定点を移動点O2 とする。そして、第
1アーム3の長さを原点O1 と移動点O2 との間の長さ
1 とし、第2アーム4の長さを移動点O2 と移動点O
3 との間の長さL2 とし、かつスプラインシャフト先端
把持部11aに固定した腕11cの先端に取付けたカメ
ラ30と移動点O2までの距離をL2’とする。また、ワ
ーク35のX軸、Y軸に対する位置をXt、Ytとし、
かつカメラ30の座標におけるカメラ30とワーク35
との位置関係をXc、Ycとする。
FIG. 4 shows an explanatory view for explaining the position / orientation recognition method of the robot. Incidentally, FIG. 4 shows the robot 1 as viewed from above. A first arm 3 is rotatably fixed to the base 2, and an X-axis and a Y-axis are set through the origin O 1 with this fixed point as an origin O 1 . A second arm 4 is rotatably fixed to the first arm 3, and this fixed point is referred to as a moving point O 2 . The length of the first arm 3 is set to the length L 1 between the origin O 1 and the moving point O 2, and the length of the second arm 4 is set to the moving point O 2 and the moving point O 2.
3 and the length L 2 between, and the distance between the camera 30 attached to the tip of the arm 11c fixed to the spline shaft distal clasps 11a to move point O 2 and L 2 '. Further, the positions of the workpiece 35 with respect to the X axis and the Y axis are Xt and Yt,
And the camera 30 and the work 35 at the coordinates of the camera 30
The positional relationship with and is Xc and Yc.

【0025】上述したようなロボットの位置・姿勢認識
装置の作用を図1ないし図4を基に図5及び図6を参照
しながら以下に説明する。なお、図5はCPU21の処
理フローである。また、図6は位相検出回路251のタ
イミングチャートであり、横軸に時間を、縦軸に各信号
をそれぞれ示している。また、この実施例では、カメラ
30は、本来、移動点O3 を中心として回動可能であ
り、かつXY平面に対して直交座標系方向に移動可能で
あるが、説明を簡単にするためにカメラ30は第2アー
ム4に固定した状態で説明することにする。したがっ
て、ロボット制御装置20には、エンコーダ15及びエ
ンコーダ16からの各検出信号SA,SBを処理するも
のとする。
The operation of the robot position / orientation recognizing device as described above will be described below with reference to FIGS. 1 to 4 and FIGS. Note that FIG. 5 is a processing flow of the CPU 21. Further, FIG. 6 is a timing chart of the phase detection circuit 251, in which the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates each signal. Further, in this embodiment, the camera 30 is originally rotatable about the moving point O 3 and is also movable in the orthogonal coordinate system direction with respect to the XY plane. The camera 30 will be described as being fixed to the second arm 4. Therefore, the robot controller 20 processes the detection signals SA and SB from the encoder 15 and the encoder 16.

【0026】まず、ロボット制御装置20のCPU21
からの指令に基づき、サーボモータコントロールインタ
ーフェース24a及び24bは、第1モータ5及び第2
モータ6を回転駆動する。これにより、第1モータ5が
回転して第1減速機5Aを介して第1アーム3を第1モ
ータ5の回転方向に応じた方向に移動させる。また、第
2モータ6が回転して第2減速機6Aを介して第2アー
ム4を第2モータ6の回転方向に応じた方向に移動させ
る。これら第1モータ5及び第2モータ6の回転数及び
回転方向はエンコーダ15及びエンコーダ16により検
出される。エンコーダ15からの検出信号SA,SB
は、検出回路25aに入力される。また、エンコーダ1
6からの検出信号SA,SBは、検出回路25bに入力
される。
First, the CPU 21 of the robot controller 20
Based on the command from the servo motor control interfaces 24a and 24b, the first motor 5 and the second motor 5
The motor 6 is driven to rotate. As a result, the first motor 5 rotates and moves the first arm 3 in the direction corresponding to the rotation direction of the first motor 5 via the first speed reducer 5A. In addition, the second motor 6 rotates to move the second arm 4 in the direction corresponding to the rotation direction of the second motor 6 via the second speed reducer 6A. The rotation numbers and rotation directions of the first motor 5 and the second motor 6 are detected by the encoder 15 and the encoder 16. Detection signals SA and SB from the encoder 15
Is input to the detection circuit 25a. Also, encoder 1
The detection signals SA and SB from 6 are input to the detection circuit 25b.

【0027】この検出信号SA,SBは、検出回路25
aの位相検出回路251により位相検出される。すなわ
ち、図6に示すように、クロックφ0 が位相検出回路2
51の各フリップフロップFF21,FF22, FF23,F
24のクロック端子に入力されているときに、期間Tp
において図示のようなタイミングの検出信号SA,SB
が入力されると、フリップフロップFF21,FF22,
23,FF24、アンド回路AD21〜AD28の作用により
オア回路OR21から検波信号Saが得られ、また、期間
Tmにおいて図示のようなタイミングの検出信号SA,
SBが入力されると、フリップフロップFF21,FF
22, FF23,FF24、アンド回路AD21〜AD28の作用
によりオア回路OR22から検波信号Sbが得られる(図
6)。
The detection signals SA and SB are detected by the detection circuit 25.
The phase is detected by the phase detection circuit 251 a. That is, as shown in FIG. 6, the clock phi 0 is the phase detector circuit 2
51 flip-flops FF 21 , FF 22, FF 23 , F
When inputting to the clock terminal of F 24 , the period Tp
At the timings shown in FIG.
Is input, the flip-flops FF 21 , FF 22, F
The detection signal Sa is obtained from the OR circuit OR 21 by the action of F 23 , FF 24 , and AND circuits AD 21 to AD 28 , and the detection signal SA at the timing shown in the figure in the period Tm,
When SB is input, flip-flops FF 21 , FF
The detection signal Sb is obtained from the OR circuit OR 22 by the action of 22, FF 23 , FF 24 , and AND circuits AD 21 to AD 28 (FIG. 6).

【0028】このような検波信号Sa,Sbは、可逆カ
ウンタ252に入力される。可逆カウンタ252では、
例えば検波信号Saが入力されたときに加算し、検波信
号Sbが入力されたときに減算する。
Such detection signals Sa and Sb are input to the reversible counter 252. In the reversible counter 252,
For example, when the detection signal Sa is input, it is added, and when the detection signal Sb is input, it is subtracted.

【0029】同様に、エンコーダ16からの検出信号S
A,SBは、検出回路25bにおいて、検出回路25a
と同様に処理される。
Similarly, the detection signal S from the encoder 16
A and SB are the detection circuits 25a in the detection circuit 25b.
Is processed in the same way as.

【0030】ここで、CPU21はタイマー割込みがか
かると、図5に示すフローチャートの処理に移行する。
CPU21は、まず、検出回路25a、25bの可逆カ
ウンタ252の値を読む処理をする(ステップ50
1)。これは、CPU21が、まず、n=1としてリー
ド信号R0 をバス22を介してスリーステートバッファ
253aに与えると、スリーステートバッファ253a
がアクティブになって、可逆カウンタ252aの計数値
Rnをバス22のデータバスに乗せるので、CPU21
はこれを(計数値Rn)読み込むことで読み込み処理が
終了する。次に、CPU21は、n=2としてリード信
号R1 をバス22を介してスリーステートバッファ(図
示せず)に与えると、スリーステートバッファがアクテ
ィブになって、可逆カウンタ(図示せず)の計数値R2
をバス22のデータバスに乗せるので、CPU21はこ
れを(計数値R2 )読み込むことで読み込み処理が終了
する。このように、必要な外部データを読み込む処理が
終了すると、次に計算処理に移行する。
When the CPU 21 receives the timer interrupt, the CPU 21 proceeds to the process of the flowchart shown in FIG.
The CPU 21 first performs a process of reading the value of the reversible counter 252 of the detection circuits 25a and 25b (step 50).
1). This is because when the CPU 21 first gives a read signal R 0 to the three-state buffer 253a via the bus 22 with n = 1, the three-state buffer 253a.
Becomes active and the count value Rn of the reversible counter 252a is put on the data bus of the bus 22.
By reading this (count value Rn), the reading process ends. Next, the CPU 21 applies the read signal R 1 to the three-state buffer (not shown) via the bus 22 with n = 2, the three-state buffer becomes active, and the reversible counter (not shown) is counted. Number R 2
Is loaded on the data bus of the bus 22, the CPU 21 reads this (count value R 2 ) to complete the read processing. In this way, when the process of reading the necessary external data is completed, the calculation process is started.

【0031】つぎに、CPU21は、第1アーム3の移
動量の変化分だけ取り出す処理を実行する(ステップ5
02)。これは、今回読み込んだ計数値R1 からメモリ
ー23に記憶されている前回の可逆カウンタ252の計
数値Z1 を差引き、その演算結果をD1 とすることによ
り、第1アーム3の移動量(変化分)が求まる。同様
に、D2 =R2 −Z2 の計算をすることにより、第2ア
ーム4の移動量(変化分)が求まる。
Next, the CPU 21 executes a process of extracting only the change amount of the movement amount of the first arm 3 (step 5).
02). This is the amount of movement of the first arm 3 by subtracting the previous count value Z 1 of the reversible counter 252 stored in the memory 23 from the count value R 1 read this time and setting the calculation result to D 1. (Change) is obtained. Similarly, the moving amount (change amount) of the second arm 4 can be obtained by calculating D 2 = R 2 −Z 2 .

【0032】ついで、CPU21は、移動量を求める処
理をする(ステップ503)。まず、メモリー23の領
域P1に記憶されているデータに演算結果D1を加算する
(P1 =P1 +D1 )。同様に、P2 =P2 +D2 の計
算をする。これにより、P1及びP2 を求めることがで
きる。
Next, the CPU 21 performs a process for obtaining the movement amount (step 503). First, the calculation result D 1 is added to the data stored in the area P 1 of the memory 23 (P 1 = P 1 + D 1 ). Similarly, P 2 = P 2 + D 2 is calculated. As a result, P 1 and P 2 can be obtained.

【0033】その後、CPU21は、今回読み込んだ計
数値R1 、R2 をZ1 、Z2 としてメモリー23の各エ
リアに記憶させる(ステップ504)。
Thereafter, the CPU 21 stores the count values R 1 and R 2 read this time as Z 1 and Z 2 in each area of the memory 23 (step 504).

【0034】この処理が終了すると、次に、CPU21
は、第1アーム3の角度θ1 及び第2アーム4と第1ア
ーム3のなす角度θ2 を算出する処理を実行する(ステ
ップ505)。これは、第1減速機5Aの減速比jaか
らθ1 =P1 /jaの計算をすることにより第1アーム
3のX軸になす角度θ1 を求めるとともに、第2減速機
6Aの減速比jbからθ2 =P2 /jaの計算をするこ
とにより第2アーム4が第1アーム3に対してなす角度
θ1 を求めている。
When this process ends, the CPU 21
Performs a process of calculating the angle theta 1 and the second arm 4 of the first arm 3 the angle theta 2 of the first arm 3 (step 505). This is because the angle θ 1 formed on the X axis of the first arm 3 is obtained by calculating θ 1 = P 1 / ja from the reduction ratio ja of the first reduction gear 5A, and the reduction ratio of the second reduction gear 6A is calculated. The angle θ 1 formed by the second arm 4 with respect to the first arm 3 is obtained by calculating θ 2 = P 2 / ja from jb.

【0035】このようにして各角度θ1 、θ2 が算出さ
れたら、CPU21は、次の数式1を使用して第2アー
ム4の先端の移動点O3 の位置の計算をする(ステップ
506)。
After the respective angles θ 1 and θ 2 are calculated in this way, the CPU 21 calculates the position of the moving point O 3 at the tip of the second arm 4 using the following mathematical formula 1 (step 506). ).

【0036】[0036]

【数1】 このようにしてX,Yを算出した後に、CPU21は、
判定信号保持部257の状態を読みにゆく(ステップ5
07)。これは、CPU21からバス22を介してバッ
ファBFにリード信号R2 を与えることにより、バッフ
ァBFをアクティブ状態にし、フリップフロップFF2
の出力端子の信号をバス22のデータバスを介してCP
U21に取り込むことにより得られる。この時点では、
フリップフロップFF3 の値が論理“0”であるので
(ステップ507;N)、CPU21はタイマールーチ
ンを抜けて、他の処理に移行する。
[Equation 1] After calculating X and Y in this way, the CPU 21
The state of the judgment signal holding unit 257 is read (step 5).
07). This applies the read signal R 2 from the CPU 21 to the buffer BF via the bus 22 to activate the buffer BF, and the flip-flop FF 2
The signal at the output terminal of is sent to the CP via the data bus of bus 22.
Obtained by importing into U21. At this point,
Since the value of the flip-flop FF 3 is a logic "0" (step 507; N), CPU 21 is exits the timer routine proceeds to other processing.

【0037】上述のような処理をタイマーからの指令に
より一定時間毎に処理することにより、第1アーム3及
び第2アーム4のおおまかな位置、姿勢を求めることが
できる。
By performing the above-described processing at regular time intervals by a command from the timer, it is possible to obtain the rough position and posture of the first arm 3 and the second arm 4.

【0038】ここで、第1アーム3及び第2アーム4の
大まかな位置、姿勢が規定された領域(カメラ30によ
る撮像可能な領域)に入った時点で、CPU21はカメ
ラ30に対してシャッター閉の指令を出力する。このシ
ャッター閉の指令によりカメラ30のシャッターが閉じ
ると同時に、シャッター閉信号により位置認識信号SC
が形成される。この位置認識信号SCは、検出回路25
a,25b,25c,25dに入力される。例えば、検
出回路25aにおいて、微分回路254では、二つのフ
リップフロップFF1 ,FF2 の各クロック端子に常時
クロックφ1 が供給されており、位置認識信号SCがフ
リップフロップFF1 に入力されると、二つのフリップ
フロップFF1 ,FF2 とナンド回路NAの作用により
位置認識信号SCの立ち上がり部分が微分されてナンド
回路NAの出力端子から微分信号Scが出力される。こ
の微分信号Scがレジスタ255に供給されると、レジ
スタ255は可逆カウンタ252のその時点の計数値を
セットする。これにより、レジスタ255には、その時
点の値を保持したままとなる。
Here, when the CPU 21 enters the area in which the rough position and orientation of the first arm 3 and the second arm 4 are defined (the area where the camera 30 can capture an image), the CPU 21 closes the shutter of the camera 30. Command is output. At the same time as the shutter of the camera 30 is closed by this shutter close command, the position recognition signal SC is generated by the shutter close signal.
Is formed. This position recognition signal SC is detected by the detection circuit 25.
a, 25b, 25c, 25d. For example, in the detection circuit 25a, in the differentiating circuit 254, the clock φ 1 is always supplied to the clock terminals of the two flip-flops FF 1 and FF 2 , and the position recognition signal SC is input to the flip-flop FF 1. The rising portions of the position recognition signal SC are differentiated by the action of the two flip-flops FF 1 and FF 2 and the NAND circuit NA, and the differentiated signal Sc is output from the output terminal of the NAND circuit NA. When this differential signal Sc is supplied to the register 255, the register 255 sets the count value of the reversible counter 252 at that time. As a result, the register 255 retains the value at that time.

【0039】一方、微分信号Scは判定信号保持部25
7にも供給される。判定信号保持部257では、微分信
号Scが入力されると、フリップフロップFF3 がセッ
トされることになる。
On the other hand, the differential signal Sc is stored in the judgment signal holding section 25.
It is also supplied to 7. In the determination signal holding unit 257, the flip-flop FF 3 is set when the differential signal Sc is input.

【0040】このような状態でタイマー割込みがかかる
と、CPU21は、図5に示すフローチャートを上述の
ように処理し(ステップ501〜506)、ついでフリ
ップフロップFF3 の出力が論理“1”になっているか
を判定する(ステップ507)。すなわち、CPU21
は、判定信号保持部257のバッファBFにリード信号
2 を与え、バッファBFをアクティブにしてフリップ
フロップFF3 の内容をバス22を介してCPU21に
読み込む。この場合にフリップフロップFF3がセット
されているから、フリップフロップFF3 の出力端子の
データは論理“1”となっているので(ステップ50
7;Y)、CPU21は、検出回路25aのレジスタ2
55の値C1 と、検出回路25bのレジスタの値C2
を読み込むとともに、先に処理したステップ501〜5
06で得たデータを使用して数式2及び数式3の計算を
する(ステップ508)。
When a timer interrupt occurs in such a state, the CPU 21 processes the flowchart shown in FIG. 5 as described above (steps 501 to 506), and then the output of the flip-flop FF 3 becomes the logic "1". It is determined (step 507). That is, the CPU 21
Applies a read signal R 2 to the buffer BF of the determination signal holding unit 257 to activate the buffer BF and read the contents of the flip-flop FF 3 into the CPU 21 via the bus 22. In this case, since the flip-flop FF 3 is set, the data at the output terminal of the flip-flop FF 3 is logical "1" (step 50).
7; Y), the CPU 21 uses the register 2 of the detection circuit 25a.
The value C 1 of 55 and the value C 2 of the register of the detection circuit 25b are read, and the previously processed steps 501 to 5 are performed.
Formulas 2 and 3 are calculated using the data obtained in 06 (step 508).

【0041】[0041]

【数2】 [Equation 2]

【数3】 このようにしてX’,Y’を求めることができる。その
後に、CPU21はバス22を介して判定信号保持部2
57のアンド回路ADにラント信号W0 を出力すると、
アンド回路ADで論理積がとられてフリップフロップF
3 をリセットする(ステップ508)。
[Equation 3] In this way, X ', Y'can be obtained. After that, the CPU 21 sends the determination signal holding unit 2 via the bus 22.
When the runt signal W 0 is output to the AND circuit 57 of 57,
The AND circuit AD takes the logical product and the flip-flop F
F 3 is reset (step 508).

【0042】このように、例えば画像データによりロボ
ット1が把持するべき位置が画像の座標系内で求まった
場合、メインルーチンにデータ取得を知らせるため、ハ
ンドシェークビットの操作を行う(ステップ509)。
そして、CPU21は、数式4を使用してカメラ座標の
位置、姿勢の情報をロボット座標に変換する。
Thus, for example, when the position to be gripped by the robot 1 is found in the image coordinate system from the image data, the handshake bit is operated to notify the main routine of the data acquisition (step 509).
Then, the CPU 21 uses Expression 4 to convert the information on the position and orientation of the camera coordinates into the robot coordinates.

【0043】[0043]

【数4】 上述したように数式4により演算することでロボット1
の把持位置を算出することができる。したがって、本実
施例では、撮像点上を通過するだけで撮像から目標位置
の算出をおこなうことが可能なため、作業が高速化でき
る。
[Equation 4] As described above, the robot 1
It is possible to calculate the gripping position of. Therefore, in this embodiment, the target position can be calculated from the image pickup only by passing over the image pickup point, so that the work can be speeded up.

【0044】なお、上記実施例では、位置認識信号SC
が入力されたことを確実に検知するため、判定信号保持
部257を設け、位置認識信号SCが入力されたときに
判定信号保持部257をセットしておき、CPU21の
タイマー割込み時の処理フローの処理で判定信号保持部
257のセット/リセットを判定し、その後の処理を実
行しているが、CPU21側でシャッター閉指令(撮像
指令)を出したことが分かっているので、それを基にレ
ジスタ255の値を読みにゆくようにしてもよい。この
ように構成する場合には、判定信号保持部257は不要
となる。
In the above embodiment, the position recognition signal SC
In order to reliably detect that the CPU 21 has been input, a determination signal holding unit 257 is provided, the determination signal holding unit 257 is set when the position recognition signal SC is input, and the processing flow of the CPU 21 at the time of timer interruption is described. Although it is determined whether or not the determination signal holding unit 257 is set / reset in the processing, and the subsequent processing is executed, it is known that the CPU 21 side has issued a shutter close command (imaging command). The value of 255 may be read. In the case of such a configuration, the determination signal holding unit 257 becomes unnecessary.

【0045】図7に本発明の応用例を示す。この応用例
は、ロボット1のスプラインシャフト11bの先端側に
レーザセンサ40を固定してワーク35までの距離を測
定できるようにしたものであり、スプラインシャフト1
1bが下降してワーク35との間で一定の距離に達した
ところで、位置認識信号SCを出力できるようにしたも
のである。
FIG. 7 shows an application example of the present invention. In this application example, the laser sensor 40 is fixed to the tip side of the spline shaft 11b of the robot 1 so that the distance to the work 35 can be measured.
The position recognition signal SC can be output when 1b descends and reaches a certain distance from the work 35.

【0046】即ち、レーザセンサ40にはセンサ処理装
置41が接続されている。このセンサ処理装置41は、
レーザセンサ40を駆動するとともに、レーザセンサ4
0からの検出信号を処理してレーザセンサ40とワーク
35との距離を、デジタルデータあるいは距離に応じた
距離検出電圧信号VL として出力できるようになってい
る。センサ処理装置41からの距離検出電圧信号V
L は、コンパレータ42の一方の入力端子に入力され
る。コンパレータ42の他方の入力端子は、比較用電圧
REF を形成する可変抵抗機43の可変端子に接続され
ている。可変抵抗機43は、比較用電圧VREF を可変で
きる。また、コンパレータ42は、比較用電圧VREF
り大きな距離検出電圧信号VL が入力されたときにはそ
の出力端子から“H”を出力し、前記以外の距離検出電
圧信号VL が入力されたときにはその出力端子から
“L”を出力するようになっている。
That is, a sensor processing device 41 is connected to the laser sensor 40. This sensor processing device 41 is
While driving the laser sensor 40, the laser sensor 4
The detection signal from 0 can be processed to output the distance between the laser sensor 40 and the work 35 as digital data or a distance detection voltage signal VL corresponding to the distance. Distance detection voltage signal V from the sensor processing device 41
L is input to one input terminal of the comparator 42. The other input terminal of the comparator 42 is connected to the variable terminal of the variable resistor 43 that forms the comparison voltage V REF . The variable resistor 43 can change the comparison voltage V REF . Further, the comparator 42 outputs "H" from its output terminal when the distance detection voltage signal V L larger than the comparison voltage V REF is input, and when the distance detection voltage signal V L other than the above is input. "L" is output from the output terminal.

【0047】いま、レーザセンサ40とワーク35が一
定の距離だけ近づいたときに、センサ処理装置41から
一定距離に応じた距離検出電圧信号VL が出力される。
この距離検出電圧信号VL がコンパレータ42の一方の
入力端子に入力されると、予め設定しておいた比較用電
圧VREF より大きくなるため、コンパレータ42の出力
端子から“H”が出力される。このコンパレータ42の
出力端子から出力された“H”は、位置認識信号SCと
して検出回路25a,25b,25c,25dに入力さ
れる。これにより、各検出回路25a,25b,25
c,25dのレジスタ255には、その時点の可逆カウ
ンタ252の値がセットされる。また、各検出回路25
a,25b,25c,25dの判定信号保持部257
は、“1”にセットされることになる。したがって、移
動前に判定信号保持部257をリセットしておけば、上
記ロボット1を移動中に正確な位置が認識できることに
なる。
Now, when the laser sensor 40 and the work 35 approach each other by a fixed distance, the sensor processing device 41 outputs a distance detection voltage signal V L according to the fixed distance.
When the distance detection voltage signal V L is input to one input terminal of the comparator 42, it becomes larger than the preset comparison voltage V REF , so that “H” is output from the output terminal of the comparator 42. . "H" output from the output terminal of the comparator 42 is input to the detection circuits 25a, 25b, 25c, 25d as the position recognition signal SC. As a result, the detection circuits 25a, 25b, 25
The values of the reversible counter 252 at that time are set in the registers 255 of c and 25d. In addition, each detection circuit 25
a, 25b, 25c, 25d determination signal holding unit 257
Will be set to "1". Therefore, if the determination signal holding unit 257 is reset before the movement, the accurate position can be recognized during the movement of the robot 1.

【0048】もし、レーザセンサ40によりワーク35
の位置が認識されなかった場合には、センサ処理装置4
1から距離検出電圧信号VL は比較用電圧VREF より低
いため、コンパレータ42の出力(位置認識信号SC)
は“L”のままであり、第1アーム3及び第2アーム4
の移動完了後も判定信号保持部257はクリアされたま
まとなる。したがって、第1アーム3及び第2アーム4
の予定移動範囲を過ぎてもなお各検出回路25a,25
b,25c,25dの判定信号保持部257がリセット
状態であったときに、CPU21がこれらを読み取るこ
とにより、認識に異常があったことを知ることができ
る。なお、この応用例の場合には、位置認識信号SCが
入力されたことを保持しておくため、判定信号保持部2
57を必ず設けておく必要がある。
If the laser sensor 40 is used,
Is not recognized, the sensor processing device 4
From 1 to the distance detection voltage signal V L is lower than the comparison voltage V REF , the output of the comparator 42 (position recognition signal SC)
Remains "L", and the first arm 3 and the second arm 4
The determination signal holding unit 257 remains cleared even after the completion of the movement. Therefore, the first arm 3 and the second arm 4
Of the detection circuits 25a, 25
When the determination signal holding units 257 of b, 25c, and 25d are in the reset state, the CPU 21 can read them to know that the recognition is abnormal. In the case of this application example, in order to hold that the position recognition signal SC has been input, the determination signal holding unit 2
57 must be provided.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
1記載の発明によれば、各アームの角度を検出するセン
サからの検出信号を可逆カウンタで計数し、これら可逆
カウンタの計数値から各アームの移動量を算出すること
により各アームの大まかな位置・姿勢を求め、また、撮
像手段に撮像指令を出した時点における可逆カウンタの
値をレジスタに記憶させ、撮像時の各アームの角度及び
撮像データから得られるデータと、ロボットの座標系の
関係とが求められるので、ロボットを停止させることな
くロボットの位置、姿勢を精度良くかつ高速に求めるこ
とができる。
As is apparent from the above description, according to the invention described in claim 1, the reversible counter counts the detection signal from the sensor for detecting the angle of each arm, and from the count values of these reversible counters. The approximate position / orientation of each arm is calculated by calculating the movement amount of each arm, and the value of the reversible counter at the time when the imaging command is issued to the imaging means is stored in the register to determine the angle of each arm at the time of imaging. Since the relationship between the data obtained from the image pickup data and the coordinate system of the robot is obtained, the position and orientation of the robot can be obtained accurately and at high speed without stopping the robot.

【0050】また、請求項2記載の発明によれば、請求
項1記載の発明を実現するため、一つのセンサに対し
て、位相検出回路、可逆カウンタ、レジスタからなる検
出回路を設け、かつ各センサに対してそれぞれ検出回路
を設け、かつ前記各検出回路における可逆カウンタの計
数値を演算処理装置が読み込みその計数値からアームの
移動量を算出し、かつ撮像タイミングの可逆カウンタの
計数値をレジスタにセットし、そのセット値及び撮像デ
ータから得られるデータとロボットの座標系との関係と
を求めるようにしたので、ロボットを停止させることな
くロボットの位置、姿勢を精度良くかつ高速に求めるこ
とが可能なロボットの位置・姿勢認識装置を得ることが
できる。
According to the invention described in claim 2, in order to realize the invention described in claim 1, a detection circuit including a phase detection circuit, a reversible counter and a register is provided for one sensor, and each sensor is provided. A detection circuit is provided for each sensor, the arithmetic processing unit reads the count value of the reversible counter in each of the detection circuits, calculates the movement amount of the arm from the count value, and registers the count value of the reversible counter at the imaging timing. Since the relationship between the set value and the data obtained from the imaging data and the coordinate system of the robot is obtained, the position and orientation of the robot can be obtained accurately and at high speed without stopping the robot. A possible robot position / orientation recognition device can be obtained.

【0051】さらに、請求項3記載の発明では、請求項
2記載の発明における検出回路に、判定信号保持部を付
加し、認識信号が入力されたことをセットしておいて、
演算処理装置に認識信号が入力されたことを知らせるよ
うにしたので、演算処理装置とは同期しない認識信号で
も確実に各レジスタのセット値を演算処理装置に取り込
むことができる。
Further, in the invention described in claim 3, a judgment signal holding section is added to the detection circuit in the invention described in claim 2, and it is set that the recognition signal is input.
Since the fact that the recognition signal has been input is notified to the arithmetic processing device, the set value of each register can be reliably taken into the arithmetic processing device even with the recognition signal that is not synchronized with the arithmetic processing device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のロボットの位置・姿勢認識方法を実現
するロボットの位置・姿勢認識装置の実施例を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a position / orientation recognition device for a robot that realizes a position / orientation recognition method for a robot according to the present invention.

【図2】同ロボットの位置・姿勢認識装置の具体的構成
例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration example of a position / orientation recognition device of the robot.

【図3】同位相検出回路の具体的構成例を示す回路図で
ある。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the same phase detection circuit.

【図4】同ロボットの位置・姿勢認識方法を説明するた
めの説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a position / orientation recognition method for the robot.

【図5】同ロボットの位置・姿勢認識装置の動作を示す
フローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing an operation of the position / orientation recognition device of the robot.

【図6】同位相検出回路の動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the same phase detection circuit.

【図7】同応用例を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing the same application example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロボット 2 ベース 3 第1アーム 4 第2アーム 5 第1モータ 6 第2モータ 7 第3モータ 8 第4モータ 15 エンコーダ(センサ) 16 エンコーダ(センサ) 17 エンコーダ(センサ) 18 エンコーダ(センサ) 20 ロボット制御装置 21 演算処理装置(CPU) 25a,25b,25c,25d 検出回路 251 位相検出回路 252 可逆カウンタ 255 レジスタ 257 判定信号保持部 1 Robot 2 Base 3 1st Arm 4 2nd Arm 5 1st Motor 6 2nd Motor 7 3rd Motor 8 4th Motor 15 Encoder (Sensor) 16 Encoder (Sensor) 17 Encoder (Sensor) 18 Encoder (Sensor) 20 Robot Control device 21 Arithmetic processing device (CPU) 25a, 25b, 25c, 25d Detection circuit 251 Phase detection circuit 252 Reversible counter 255 Register 257 Judgment signal holding unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 各アームの角度を検出するセンサからの
検出信号を可逆カウンタで計数し、これら可逆カウンタ
の計数値から各アームの移動量を算出することにより各
アームの大まかな位置・姿勢を求め、かつロボットアー
ムの先端に設けられた視覚認識装置の撮像タイミングで
位置認識信号を発生し、この撮像タイミングでの位置認
識信号で可逆カウンタの計数値をレジスタに記憶させ、
前記可逆カウンタ、レジスタの値及び撮像データとから
得られるデータとロボットの座標系との関係を求めるこ
とできることを特徴とするロボットの位置・姿勢認識方
法。
1. A rough position / orientation of each arm is calculated by counting a detection signal from a sensor that detects the angle of each arm with a reversible counter and calculating the movement amount of each arm from the count value of these reversible counters. A position recognition signal is generated at the imaging timing of the visual recognition device provided at the tip of the robot arm, and the count value of the reversible counter is stored in the register by the position recognition signal at this imaging timing.
A position / orientation recognition method for a robot, characterized in that the relationship between the data obtained from the reversible counter, the value of the register, and the imaging data and the coordinate system of the robot can be obtained.
【請求項2】 アームの角度を検出して検出信号を出力
するセンサと、該センサからの検出信号を位相検出して
検波信号を得る位相検出回路、前記位相検出回路からの
検波信号を可逆計数する可逆カウンタ、撮像タイミング
で発生する位置認識信号により前記可逆カウンタの計数
値をセットするレジスタからなる検出回路と、各アーム
毎の検出回路における可逆カウンタの計数値を読み込み
その計数値からアームの移動量を算出するとともに、前
記各アーム毎の検出回路におけるレジスタにセットされ
た値を読み込みそのセット値及び撮像データから得られ
るデータとロボットの座標系との関係を求める演算処理
装置とを備えたことを特徴とするロボットの位置・姿勢
認識装置。
2. A sensor that detects an arm angle and outputs a detection signal, a phase detection circuit that detects a phase of the detection signal from the sensor to obtain a detection signal, and a detection signal from the phase detection circuit is reversibly counted. A reversible counter, a detection circuit comprising a register for setting the count value of the reversible counter according to a position recognition signal generated at the image pickup timing, and the count value of the reversible counter in the detection circuit for each arm is read and the arm is moved from the count value. An arithmetic processing unit for calculating the amount and for reading the value set in the register in the detection circuit for each arm and for obtaining the relationship between the set value and the data obtained from the imaging data and the coordinate system of the robot is provided. Position / orientation recognition device for robots.
【請求項3】 アームの角度を検出して検出信号を出力
するセンサと、該センサからの検出信号を位相検出して
検波信号を得る位相検出回路、前記位相検出回路からの
検波信号を可逆計数する可逆カウンタ、撮像タイミング
で発生する認識信号により前記可逆カウンタの計数値を
セットするレジスタ、撮像タイミングで発生する認識信
号によりセット状態になる判定信号保持部からなる検出
回路と、各アーム毎の検出回路における可逆カウンタの
計数値を読み込みその計数値からアームの移動量を算出
するとともに、前記判定信号保持部がセット状態のとき
に前記レジスタにセットされた値を読み込み、そのセッ
ト値及び撮像データから得られるデータとロボットの座
標系との関係を求める演算処理装置とを備えたことを特
徴とするロボットの位置・姿勢認識装置。
3. A sensor that detects an arm angle and outputs a detection signal, a phase detection circuit that detects a phase of the detection signal from the sensor to obtain a detection signal, and a detection signal from the phase detection circuit is reversibly counted. Reversible counter, a register for setting the count value of the reversible counter according to the recognition signal generated at the image capturing timing, a detection circuit including a determination signal holding unit that is set by the recognition signal generated at the image capturing timing, and detection for each arm The count value of the reversible counter in the circuit is read, the movement amount of the arm is calculated from the count value, and the value set in the register is read when the determination signal holding unit is in the set state. A robot characterized by comprising an arithmetic processing unit for obtaining the relationship between the obtained data and the robot coordinate system. Position / posture recognition device.
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