JPH07266268A - モービルロボットのハンド位置決め装置 - Google Patents

モービルロボットのハンド位置決め装置

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JPH07266268A
JPH07266268A JP7628894A JP7628894A JPH07266268A JP H07266268 A JPH07266268 A JP H07266268A JP 7628894 A JP7628894 A JP 7628894A JP 7628894 A JP7628894 A JP 7628894A JP H07266268 A JPH07266268 A JP H07266268A
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cassette
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高さ方向・傾きを含めて位置補正を行う。 【構成】 テーブル1上のカセットCの載置位置に対し
て一定位置にLED6a〜fが配置されており、LED
6d〜fは柱7上に取り付けられている。モービルロボ
ット2のハンド3に取り付けられたCCDカメラ5はL
ED6a〜fを撮像し、カメラパラメータを得て、モー
ビルロボット2とカセットCの載置位置とのズレを計算
し、これに基づいてハンド3を作動させることにより、
グリッパ4によるカセットC受け渡し作業を確実に行う
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体カセットのような
物品を搬送するために、テーブルとの間で物品の受け渡
しを行うハンドを備えて床面上を走行するモービルロボ
ットに関し、さらに詳しくはハンドの高さ方向や傾きを
含む位置決めを行うことのできるハンド位置決め装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】例えば半導体製造工程において、各工程
の間で半導体ウエハを移動させるために、床面上を走行
して半導体ウエハが複数収納された半導体カセットを搬
送するモービルロボットが実用されている。モービルロ
ボットはハンドを備え、各工程に備えられたテーブル上
の半導体カセットを把持してモービルロボットに載せ、
またモービルロボットに載せられた半導体カセットを把
持してテーブル上に載置する。このとき、モービルロボ
ットの停止位置をテーブル上のカセット載置部に対して
正確に一定にすることは困難なので、ハンドにはCCD
カメラを備え、ハンドリングに先立ってテーブルを上方
から撮影して、画像データ処理により水平方向における
モービルロボットとテーブルとのずれを求めることによ
り、水平方向の位置補正を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】水平方向の位置補正さ
えすれば、モービルロボットが水平な床面上を走行して
いる以上、ハンドとテーブル上のカセット載置部との高
さの関係は一定なので垂直方向の補正は必要ないが、実
際にはさまざまな原因により高さ方向にズレが生じるこ
とがある。例えば、モービルロボットの走行車輪は走行
するにつれて摩滅する。また、床面は正確な水平面では
あり得ず、多少の起伏や凹凸がある。さらにまた、モー
ビルロボットがクリーンルーム内で作業する場合、床面
はグレーチングで構成されており、グレーチングの設置
が不安定なため、グレーチングの端に車輪が乗った時に
グレーチングが傾いてしまうことがある。従って、車体
の高さが変化し、ハンドとテーブルとの相対的な高さも
変化するし、車体の傾きによりハンドも傾くので、ハン
ドリングを確実に行えない可能性があった。
【0004】よって本発明の目的は、水平方向のみなら
ず、高さ方向及び傾きを含む位置補正をすることによ
り、ハンドリングを確実に行うことのできるモービルロ
ボットのハンド位置決め装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に記載の発明は、テーブルとの間で物品を受
け渡すハンドに取り付けられ、物品載置部に対して一定
の位置に配置された位置表示手段を含むテーブル上を撮
像する撮像手段と、撮像手段から画像データを受け取っ
て、撮像手段の位置及び姿勢と位置表示手段の位置とに
基づいてハンドに対する物品載置部の位置を演算する演
算手段とを備えてモービルロボットのハンド位置決め装
置を構成した。
【0006】請求項2に記載の発明は、前記位置表示手
段は、テーブル上に6つ以上配置されて、それぞれ異な
る座標を表すことができ、そのうちの少なくとも一つは
他の位置表示手段とは高さを違わせて配置されているよ
うに請求項1に記載のモービルロボットのハンド位置決
め装置を構成した。
【0007】請求項3に記載の発明は、前記位置表示手
段は点灯可能なLEDであるように請求項2に記載のモ
ービルロボットのハンド位置決め装置を構成した。
【0008】
【作用】本発明は上記の構成としたので、次のような作
用を奏する。
【0009】請求項1に記載の発明に係るモービルロボ
ットのハンド位置決め装置においては、モービルロボッ
トのハンドが物品を受け渡しする際に、ハンドに取り付
けられた撮像手段がテーブル上を撮像する。テーブル上
には、ハンドにより受け渡しされる物品が載置される物
品載置部と、物品載置部に対して一定の位置に配置され
た位置表示手段がある。撮像手段の撮像した画像データ
は演算手段に送られ、演算手段は撮像手段の位置及び姿
勢と位置表示手段の位置とに基づいてハンドに対する物
品載置部の位置を演算する。
【0010】請求項2に記載の発明に係るモービルロボ
ットのハンド位置決め装置においては、位置表示手段
は、テーブル上に6つ以上配置され、そのうちの少なく
とも一つは他の位置表示手段とは高さを違わせて配置し
たので、ハンドの位置の演算が容易で正確に行える。
【0011】請求項3に記載の発明に係るモービルロボ
ットのハンド位置決め装置においては、6つの位置表示
手段は点灯可能なLEDとしたので、明確な画像データ
を得ることができ、よって高さ方向の位置を正確に演算
することができる。
【0012】
【実施例】以下図示の実施例について説明する。
【0013】図1は、本発明に係るモービルロボットの
ハンド位置決め装置の一実施例の適用された搬送システ
ムの一部を示す斜視図である。
【0014】同図において、テーブル1上にはカセット
Cが一定の位置に載置されている。テーブル1との間で
カセットCを移載して搬送するために床面上を走行する
モービルロボット2には、6軸ハンド3が備えられてい
る。6軸ハンド3の先端にはカセットCを把持するグリ
ッパ4が取り付けられている。CCDカメラ5は、グリ
ッパ4と一体となって移動し、回動しつつ、テーブル1
の上面を撮像する。
【0015】テーブル1の上面には、6つのLED6
a、6b、6c、6d、6e、6fがカセットCが載置
される所定の位置であるカセット載置部に対して、一定
の位置に配置されている。このうちLED6d、6e、
6fの3つは、テーブル1の上面に突設された柱7の上
端にそれぞれ取り付けられており、他のLED6a、6
b、6cとは異なる高さに配置されている。
【0016】モービルロボット2の制御装置は、CCD
カメラ5の撮像した各LED6a〜fを含む画像データ
より、カセット載置部とCCDカメラ5とのズレを求
め、このズレを補正してカセット移載作業を行う。
【0017】CCDカメラ2の中心座標(xc 、yc
c )及び回転マトリクス(Rx、Ry、Rz)を計算
するためのカメラパラメータは、同次座標系表現で3×
4行のH行列で記述することができる。H行列のh11
34までの12個の未知数を求めるには、同一平面上に
ない6個以上の基準点を用いればよい。従って、LED
6a〜fを基準点にすれば、H行列を求めることができ
る。H行列の計算、CCDカメラ2の中心座標及び回転
マトリクスの計算の手法は、カメラキャリブレーション
の計算手法として、一般によく知られている。
【0018】なお、CCDカメラ5を原点に置いたカメ
ラ座標系ΣR、グリッパ4を原点に置いたグリッパ座標
系Σg、モービルロボット2を原点に置いたベース座標
系Σbの各座標系間の変換は、グリッパ4とCCDカメ
ラ5とを接続するアーム8の長さやハンド3の各アーム
の長さ、アームを駆動する駆動装置のエンコーダパルス
値などに基づいて、容易に変換可能である。
【0019】よって、モービルロボット2自体の傾きや
停止位置ズレによるベース座標系Σbの絶対位置の変化
は、カメラ座標系ΣRの位置のズレを求めて、グリッパ
座標系Σgを補正することにより、較正できる。
【0020】図2は、本実施例に係るモービルロボット
のハンド位置決め装置の制御構造を示す機能ブロック図
である。
【0021】同図において、CCDカメラ5の撮像した
画像データは画像データ処理部9で二値化され、演算部
10を経て一旦画像データ11として記憶されて、演算
部10による演算に供される。ティーチング時に得られ
たデータは、座標データ12として記憶される。なお、
画像データを二値化して濃淡画像にする際、LED6a
〜fが点灯しているので、しきい値の設定は比較的容易
である。
【0022】座標変換データ13の内容は、マーク座標
系Σmを構成する各LED6a〜fの絶対座標値や、カ
メラ座標系ΣRとグリッパ座標系Σgとロボット座標系
Σbとの間の変換に使用される変換行列である。制御部
14は、演算部10の演算結果に基づき、エンコーダ1
5からフィードバックを受けつつハンド3を駆動するモ
ータ16を制御するとともに、エンコーダ15のパルス
値を演算部10に転送する。また、制御部14はモービ
ルロボット2の走行制御も行う。
【0023】ハンド位置決めの過程は、ティーチング
(初期設定)とプレイバック(運転時)に別れる。
【0024】ティーチング時には、まずモービルロボッ
ト2を移動させて、テーブル1との間の物品受け渡し位
置に停止させる。この位置は定位置であるが、停止精度
により若干のズレを生じる。また車輪の摩耗や床面の凹
凸によって、高さ方向のズレや車体の傾きが生じる。な
お、ティーチングの過程は、図示しない入力装置による
制御装置への手動入力により操作される。
【0025】モービルロボット2が定位置に停止した
ら、制御部14はハンド3を駆動してLED6a〜fま
でが一つの画面に収まるようにCCDカメラ5を移動さ
せる。画像データ処理部9で二値化され、記憶された画
像データ11に含まれる6つのLED6a〜fより、演
算部10はカメラパラメータを演算し、カメラ座標系Σ
Rから絶対的なマーク座標系Σmを逆算して、テーブル
1上における絶対的なカセットCの載置位置データを座
標データ12に記憶する。
【0026】また、この時のCCDカメラ5のモービル
ロボット2に対する相対位置も、ハンド3の各部の寸法
が分かれば、ハンド3の運動量としてエンコーダ15の
パルス値より知ることができるので、併せて座標データ
12に記憶しておく。
【0027】プレイバック時には、制御部14はモービ
ルロボット2を定位置に停止させた後、座標データ12
からハンド3の運動量データを受け取ってハンド3を駆
動させる。このとき、モービルロボット2の停止位置や
高さがティーチング時と多少ズレていたとしても、それ
ほど大きなズレではないので、CCDカメラ5は6つの
LED6a〜fを同じ画像に含んで撮像することができ
る。
【0028】演算部10は、二値化され、記憶された画
像データ11より、カメラキャリブレーションの計算手
法によりマーク座標系Σmを求める。次に、座標データ
12に記憶してあったマーク座標系Σmでのカセット載
置位置データを順次カメラ座標系ΣRに変換し、グリッ
パ座標系Σgに変換し、さらにロボット座標系Σbに変
換して、ロボット座標系Σbにおけるカセット載置位置
の座標を求める。制御部14は、求めた座標に基づいて
ハンド3を駆動させて、カセットCの受け渡しを行う。
【0029】以上のように、本実施例に係るモービルロ
ボットのハンド位置決め装置によれば、モービルロボッ
ト2に対するカセットCの載置位置のズレを、水平方向
のみならず、高さ方向及び傾きについても補正すること
ができるので、カセットCの把持・解放を確実に行うこ
とができる。
【0030】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の要旨の範囲内において適宜変形実施可能であることは
言うまでもない。
【0031】例えば、図示の実施例においてはCCDカ
メラ5による撮像を一つの位置のみで行ったが、CCD
カメラを移動させて位置を変えて撮像して、カメラパラ
メータを得ることもできる。その場合には、位置表示の
ための基準点の数は5点以下で足りる。
【0032】
【発明の効果】以上のように、請求項1に記載の発明に
係るモービルロボットのハンド位置決め装置によれば、
物品載置位置に対するモービルロボットの位置ズレを水
平方向のみならず高さ方向・傾きを含めて補正するの
で、ハンドによる物品移載作業を確実に行うことができ
る。
【0033】請求項2に記載の発明に係るモービルロボ
ットのハンド位置決め装置によれば、カメラは一定位置
で撮像を行えば、位置決めが可能なので、容易かつ正確
に位置決めを行うことができる。
【0034】請求項3に記載の発明に係るモービルロボ
ットのハンド位置決め装置によれば、位置表示手段は点
灯可能なLEDとしたので、しきい値を容易に設定で
き、正確かつ容易に濃淡画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係るモービルロボットのハン
ド位置決め装置が適用されたモービルロボットを、各座
標系の関係とともに示す図である。
【図2】図2は、図1の実施例の制御構造を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
1 テーブル 2 モービルロボット 3 ハンド 4 グリッパ 5 CCDカメラ 6a〜f LED 7 柱 C カセット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 テーブルとの間で物品を受け渡すハンド
    に取り付けられ、物品載置部に対して一定の位置に配置
    された位置表示手段を含むテーブル上を撮像する撮像手
    段と、撮像手段から画像データを受け取って、撮像手段
    の位置及び姿勢と位置表示手段の位置とに基づいてハン
    ドに対する物品載置部の位置を演算する演算手段とを備
    えたモービルロボットのハンド位置決め装置。
  2. 【請求項2】 前記位置表示手段は、テーブル上に6つ
    以上配置されて、それぞれ異なる座標を表すことがで
    き、そのうちの少なくとも一つは他の位置表示手段とは
    高さを違わせて配置されている請求項1に記載のモービ
    ルロボットのハンド位置決め装置。
  3. 【請求項3】 前記位置表示手段は点灯可能なLEDで
    ある請求項2に記載のモービルロボットのハンド位置決
    め装置。
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